KR102514584B1

KR102514584B1 - Dust sensor

Info

Publication number: KR102514584B1
Application number: KR1020170155098A
Authority: KR
Inventors: 도성환
Original assignee: 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2023-03-24
Also published as: KR20190057772A

Abstract

본 발명에 따른 먼지 센서는, 빛을 방사하는 발광부 및 발광부가 방사하여 먼지에서 산란되는 산란광을 수광하는 수광부를 포함하여 구성되고, 발광부와 수광부가 놓인 검출 공간에 공기를 유입하는 유입부와 검출 공간에서 공기를 유출하는 유출부가 중심이 서로 어긋날 수 있다. 유입부와 유출부의 중심은, 수광부가 빛을 받아들이는 표면에 수직인 방향을 기준으로 어긋나거나 수광부가 빛을 받아들이는 표면에 수평인 방향을 기준으로 어긋날 수 있다. 검출 공간에 연결되는, 유입부의 출구와 유출부의 입구가 단면은 서로 같은 형상이거나 서로 다른 형상일 수 있다. 따라서, 포토 디텍터의 효율이 향상되고 검출할 수 있는 먼지 농도의 하한 범위를 넓힐 수 있게 된다.A dust sensor according to the present invention includes a light emitting unit for emitting light and a light receiving unit for receiving scattered light emitted by the light emitting unit and scattered from dust, and an inlet unit for introducing air into a detection space in which the light emitting unit and the light receiving unit are placed. The outlets for discharging air in the detection space may be out of center. Centers of the inlet and outlet may be deviated based on a direction perpendicular to the surface through which the light receiving unit receives light, or may be deviated based on a direction perpendicular to the surface through which the light receiving unit receives light. Cross sections of the outlet of the inlet and the inlet of the outlet, which are connected to the detection space, may have the same shape or different shapes. Accordingly, the efficiency of the photo detector is improved and the lower limit range of detectable dust concentration can be widened.

Description

Dust sensor {Dust sensor}

본 발명은 광전식 먼지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a photoelectric dust sensor.

인구가 밀집되고 차량이 늘어남에 따라 대기 오염이 심해지면서, 먼지에 대한 관심이 커지고 있고, 공기 청정기 수요도 늘고 있다. 능동적인 공기 청정을 위해서, 공기 청정기는 공기의 오염 정도 즉, 공기 중 먼지 농도를 측정하기 위한 먼지 센서를 필요로 한다.As air pollution worsens as the population is densely populated and the number of vehicles increases, interest in dust is growing, and demand for air purifiers is also increasing. For active air cleaning, the air purifier requires a dust sensor for measuring the degree of contamination of the air, that is, the concentration of dust in the air.

먼지 센서로는 주로 광전식 먼지 센서가 사용되고 있는데, 광전식 먼지 센서는, 하우징에 공기 유입부(Inlet)와 유출부(Outlet)를 형성하고, 유입구의 출구로부터 유입되는 공기를 공기 통과 경로를 지나가게 하여 유출부의 입구를 통해 배출시키고, 공기 통과 경로에 배치된 발광부가 빛을 먼지 통과 경로에 방출하고 공기 통과 경로에 배치된 수광부가 발광부가 방사되어 먼지에 의해 산란된 빛을 집광하고, 수광부의 전기 신호를 이용하여 공기에 포함된 먼지의 농도를 측정한다.A photoelectric dust sensor is mainly used as a dust sensor. In the photoelectric dust sensor, an air inlet and an outlet are formed in a housing, and the air introduced from the outlet of the inlet passes through the air path. The light emitting unit disposed in the air passage path emits light to the dust passage path, and the light receiving unit disposed in the air passage path collects the light scattered by the dust emitted by the light emitting unit and the light receiving unit disposed in the air passage path. The concentration of dust contained in the air is measured using an electrical signal.

공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 없으면 발광부로부터 방사되는 거의 모든 빛이 먼지 통과 경로를 통과해서 수광부가 배치되지 않은 차광 영역에 도달하기 때문에, 수광부의 수광량이 매우 작아진다. 반면, 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 있으면 발광부로부터 방사되는 빛의 일부가 먼지 통과 경로의 먼지나 연기에 의해 반사되어 수광부에 입사하여, 수광부의 수광량이 상승한다.If there is no dust or smoke in the air passing through the air passage, almost all of the light emitted from the light emitting part passes through the dust passage and reaches the light-shielding area where the light receiving part is not disposed, so the amount of light received by the light receiving part becomes very small. On the other hand, if there is dust or smoke in the air passing through the air passing path, some of the light emitted from the light emitting unit is reflected by the dust or smoke in the dust passing path and enters the light receiving unit, increasing the amount of light received by the light receiving unit.

이에, 수광부에 포함된 수광 소자(또는 포토 디텍터)의 출력 변동에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 존재/부존재를 검출할 수 있고, 또한 수광 소자의 출력 레벨에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 농도를 검출할 수 있다.Therefore, the presence/absence of dust or smoke passing through the air passage can be detected based on the output variation of the light receiving element (or photo detector) included in the light receiving unit, and also the air passage path based on the output level of the light receiving element. It can detect the concentration of dust or smoke passing through.

입자가 작은 미세 먼지의 농도를 검출하기 위한 먼지 센서에 대한 필요성이 커지면서, 수광부의 검출 효율을 높이는 것에 대한 필요성이 커지고 있다.As the need for a dust sensor for detecting the concentration of fine dust particles increases, the need for increasing the detection efficiency of the light receiving unit increases.

본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 수광 효율이 향상되는 먼지 센서를 제공하는 데 있다.The present invention has been made in consideration of this situation, and an object of the present invention is to provide a dust sensor having improved light receiving efficiency.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 먼지 센서의 수광부에 수광되는 빛의 양을 증가시키는 구조를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a structure for increasing the amount of light received by the light receiving unit of the dust sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 빛을 방사하는 발광부; 및 발광부가 방사하여 먼지에서 산란되는 산란광을 수광하는 수광부를 포함하여 구성되고, 발광부와 수광부가 놓인 검출 공간에 공기를 유입하는 유입부와 검출 공간에서 공기를 유출하는 유출부가 중심이 서로 어긋나는 것을 특징으로 한다.A dust sensor according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit for emitting light; and a light receiving unit configured to receive light scattered from dust emitted by the light emitting unit, wherein the inlet unit for introducing air into the detection space in which the light emitting unit and the light receiver are placed and the outlet unit for discharging air from the detection space are out of center. to be characterized

일 실시예에서, 유입부와 유출부의 중심은 수광부가 빛을 받아들이는 표면에 수직인 방향을 기준으로 어긋날 수 있다.In one embodiment, the centers of the inlet and outlet may be offset based on a direction perpendicular to the surface of the light receiving unit receiving light.

일 실시예에서, 유입부와 유출부의 중심은 수광부가 빛을 받아들이는 표면에 수평인 방향을 기준으로 어긋날 수 있다.In one embodiment, the centers of the inlet and outlet may be offset from each other with respect to a direction parallel to a surface of the light receiving unit receiving light.

일 실시예에서, 검출 공간에 연결되는, 유입부의 출구와 유출부의 입구가 단면이 서로 같은 형상일 수 있다.In one embodiment, the outlet of the inlet and the inlet of the outlet, which are connected to the detection space, may have the same cross section.

일 실시예에서, 검출 공간에 연결되는, 유입부의 출구와 유출부의 입구가 단면이 서로 다른 형상일 수 있다.In one embodiment, the outlet of the inlet and the inlet of the outlet, which are connected to the detection space, may have different cross-sections.

일 실시예에서, 발광부가 빛을 방사하는 방향과 수광부가 빛을 수광하는 표면에 수직인 방향이 서로 수직하도록 발광부와 수광부가 배치될 수 있다.In an embodiment, the light emitting unit and the light receiving unit may be disposed such that a direction in which the light emitting unit emits light and a direction perpendicular to a surface through which the light receiving unit receives light are perpendicular to each other.

일 실시예에서, 먼지 센서는 공기가 경로로 유입되도록 흡입력을 발생시키는 팬을 더 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the dust sensor may further include a fan that generates a suction force to allow air to flow into the path.

일 실시예에서, 먼지 센서는 발광부가 방사하여 먼지에 부딪히지 않은 일부 빛을 가두기 위한 미로를 더 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the dust sensor may further include a labyrinth for confining some of the light emitted by the light emitting unit and not colliding with the dust.

따라서, 먼지 센서의 수광 소자가 먼지를 검출하는 시간을 더 길게 확보하여 수광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, a longer time for the light receiving element of the dust sensor to detect dust may be secured, thereby improving light receiving efficiency.

도 1과 도 2는 종래 먼지 센서에서 수광부가 먼지를 검출하는 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고,
도 3은 도 1과 도 2의 구조에 채용된 유입부의 출구와 유출부의 입구를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것이고,
도 4는 수광부의 포토 디텍터가 먼지를 검출하는 범위를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 먼지 센서의 유입부와 유출부의 중심을 어긋나게 할 때 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고,
도 6은 도 5의 실시예에서 편심이 적용된 유입부와 유출부를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 먼지 센서의 유입부와 유출부의 중심을 어긋나게 할 때 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고,
도 8은 도 7의 실시예에서 편심이 적용된 유입부와 유출부를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것이고,
도 9는 유입부의 출구와 유출부의 입구의 중심이 어긋나는 여러 예와 유입부의 출구와 유출부의 입구의 여러 형상을 도시한 것이고,
도 10은 본 발명에 따른 먼지 센서의 구성을 도시한 것이고,
도 11은 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고,
도 12는 먼지 센서의 포토 디텍터가 출력하는 신호를 도시한 것이다.1 and 2 show a passage of air passing through a detection space in which a light receiving unit detects dust in a conventional dust sensor,
3 shows the outlet of the inlet and the inlet of the outlet employed in the structures of FIGS. 1 and 2 in the direction in which air travels;
4 shows the range in which the photo detector of the light receiver detects dust;
5 shows a passage of air passing through the detection space when the center of the inlet and outlet of the dust sensor is shifted according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing the inlet and outlet to which eccentricity is applied in the direction in which air travels in the embodiment of FIG. 5;
7 shows a passage of air passing through the detection space when the center of the inlet and outlet of the dust sensor is shifted according to another embodiment of the present invention;
8 is a view showing the inlet and outlet to which eccentricity is applied in the direction in which air travels in the embodiment of FIG. 7;
9 shows various examples of misalignment of the center of the outlet of the inlet and the inlet of the outlet and various shapes of the outlet of the inlet and the inlet of the outlet,
10 shows the configuration of a dust sensor according to the present invention,
11 shows a light pulse emitted from a light source of a dust sensor,
12 illustrates a signal output by a photo detector of a dust sensor.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numbers throughout the specification indicate substantially the same elements. In the following description, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

광전식 먼지 센서는 공기 중에 포함된 먼지와 같은 미세 입자에서 산란되어 발생하는 산란광을 포토 디텍터가 수광하고 이를 전기적 신호로 출력하여 먼지에 대한 밀집도를 측정하는 장치이다.A photoelectric dust sensor is a device that measures the density of dust by receiving scattered light generated by scattering from fine particles such as dust included in the air with a photo detector and outputting it as an electrical signal.

도 1과 도 2는 종래 먼지 센서에서 수광부가 먼지를 검출하는 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고, 도 1은 먼지 센서의 측면을 자른 단면도에 해당하고 도 2는 먼지 센서를 위에서 바라보는 평면도에 해당한다.1 and 2 show a passage of air passing through a detection space in which a light receiving unit detects dust in a conventional dust sensor, FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view cut along the side of the dust sensor, and FIG. 2 shows the dust sensor from above. Corresponds to the plan view.

도 1과 도 2에서, 공기에 포함된 먼지의 농도를 검출하는 검출 공간은, 공기가 유입되는 유입부(Inlet)의 출구(Inlet_b)와 공기가 유출되는 유출부(Outlet)의 입구(Outlet_a) 사이의 공간으로, 빛을 방사하는 발광부와 빛을 수광하는 수광부가 배치되는 공간이다.1 and 2, the detection space for detecting the concentration of dust contained in the air includes an outlet (Inlet_b) of an inlet through which air flows in and an inlet (Outlet_a) of an outlet through which air flows out. It is a space in between, in which a light emitting unit emitting light and a light receiving unit receiving light are disposed.

도 1과 도 2에서, 유입부(Inlet)는 입구(Inlet_a)와 출구(Inlet_b)의 면적이 같고, 공기가 유출되는 유출부(Outlet)는 입구(Outlet_a)보다 출구(Outlet_b)의 면적이 더 크게 도시되어 있다.1 and 2, the area of the inlet (Inlet) is equal to that of the inlet (Inlet_a) and the outlet (Inlet_b), and the area of the outlet (Outlet) through which air is discharged has a larger area of the outlet (Outlet_b) than that of the inlet (Outlet_a). It is shown large.

도 3은 도 1과 도 2의 구조에 채용된 유입부(Inlet)의 출구(Inlet_b)와 유출부(Outlet)의 입구(Outlet_a)를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것으로, 유입부(Inlet)의 출구(Inlet_b)와 유출부(Outlet)의 입구(Outlet_a)는 그 중심이 서로 일치하여 편심이 없는 상태이다.FIG. 3 shows an outlet (Inlet_b) of an inlet (Inlet) and an inlet (Outlet_a) of an outlet (Outlet) employed in the structures of FIGS. 1 and 2 in the direction in which air travels, and shows the inlet (Inlet) The center of the outlet (Inlet_b) of the outlet (Outlet) and the inlet (Outlet_a) of the outlet (Outlet) coincide with each other, so that there is no eccentricity.

따라서, 유입부(Inlet)의 출구(Inlet_b)에서 나온 공기는, 도 1과 도 2에 도시한 것과 같이, 방향을 바꾸지 않고 직선으로 진행하여 가장 짧은 경로를 거쳐 유출부(Outlet)의 입구(Outlet_a)를 통해 빠져 나간다.Therefore, the air coming out of the outlet Inlet_b of the inlet goes in a straight line without changing direction, as shown in FIGS. ) exits through

도 4는 수광부의 포토 디텍터(PD: Photo Detector)가 먼지를 검출하는 범위를 도시한 것으로, 도 4에서 포토 디텍터의 검출 범위는 원뿔을 뒤집어 놓은 형상이고 단면으로 볼 때는 부채꼴 형상이 된다.FIG. 4 shows a range in which a photo detector (PD) of the light receiver detects dust. In FIG. 4, the detection range of the photo detector is an inverted cone shape and becomes a fan shape when viewed in cross section.

수광부에서 포토 디텍터가 점이 아니라 일정한 영역을 차지하므로, 포터 디텍터의 검출 범위는, 정확하게는 원뿔의 꼭지점을 이루지는 않고 원뿔의 일부를 잘라낸 형상이 되고, 단면에서 볼 때는 부채꼴의 꼭지점 부분을 잘라낸 형상이 된다.Since the photodetector occupies a certain area rather than a point in the light receiver, the detection range of the photodetector does not exactly form the vertex of the cone, but a shape obtained by cutting out a part of the cone. do.

도 1에서 포토 디텍터(PD)는 위를 향해 노출되어 포터 디텍터의 위쪽 검출 공간을 지나는 공기에 포함된 입자에서 산란되어 아래로(구체적으로 포토 디텍터가 차지하는 영역을) 향하는 빛을 받아 빛의 세기의 비례하는 전기 신호로 변환한다.In FIG. 1, the photodetector (PD) is exposed upward and receives light scattered from particles included in the air passing through the upper detection space of the photodetector and directed downward (specifically, the area occupied by the photodetector), and the intensity of light converted into proportional electrical signals.

포토 디텍터가 출력하는 전기 신호의 크기는, 유입부를 통과하는 공기의 진행 속도가 일정하다는 가정에서, 유입부의 출구에서 유입되는 공기가 검출 공간 또는 포토 디텍터의 검출 범위에 머무는 시간에 비례한다.The magnitude of the electrical signal output by the photodetector is proportional to the time the air introduced from the outlet of the inlet stays in the detection space or the detection range of the photodetector, assuming that the speed of air passing through the inlet is constant.

또한, 유입부의 출구에서 유입되는 공기가 검출 공간을 머무는 시간은, 공기의 진행 속도가 일정하다는 가정에서, 검출 공간을 지나는 공기의 통과 경로의 길이에 비례하고, 유입부의 출구와 유출부의 입구가 평행하게 배치되는 도 1과 도 2에서 공기가 검출 공간을 머무는 시간은 유입부의 출구와 유출부의 입구 사이의 거리에 비례한다.In addition, the time during which the air introduced from the outlet of the inlet stays in the detection space is proportional to the length of the path through which the air passes through the detection space, assuming that the air velocity is constant, and the outlet of the inlet and the inlet of the outlet are parallel. In FIGS. 1 and 2, the air stays in the detection space is proportional to the distance between the outlet of the inlet and the inlet of the outlet.

본 발명에서는, 유입부의 출구에서 유입되는 공기가 검출 공간에 머무는 시간을 늘려 포토 디텍터의 출력 신호를 키우는데, 공기가 검출 공간에 머무는 시간을 늘리기 위해서 유입부의 출구와 유출부의 입구의 중심을 서로 어긋나게, 즉 유입부의 출구와 유출부의 입구에 편심(Off-center)을 형성할 수 있다.In the present invention, the output signal of the photodetector is increased by increasing the time for air introduced from the outlet of the inlet to stay in the detection space. That is, an off-center may be formed at the outlet of the inlet and the inlet of the outlet.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 먼지 센서의 유입부와 유출부의 중심을 어긋나게 할 때 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 실시예에서 편심이 적용된 유입부와 유출부를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것이다. 도 5에서 위 그림은 먼지 센서의 측면을 자른 단면도에 해당하고 아래 그림은 먼지 센서를 위에서 바라보는 평면도에 해당한다.5 shows a passage of air passing through the detection space when the center of the inlet and outlet of the dust sensor is shifted according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows an eccentricity applied in the embodiment of FIG. 5 The inlet and outlet are shown in the direction in which air travels. In FIG. 5 , the upper figure corresponds to a cross-sectional view of the dust sensor, and the lower figure corresponds to a plan view of the dust sensor viewed from above.

도 5와 도 6에서 검출 공간에 공기의 흐름을 제공하는 공기 유입부와 공기 유출부가 편심되어, 포토 디텍터가 빛을 받아들이는 표면에 수직인 상하 방향을 제1 방향이라 할 때 공기 유입부의 출구의 중심과 공기 유출부의 입구의 중심이 제1 방향으로 어긋나 있다.5 and 6, when the air inlet and the air outlet that provide air flow to the detection space are eccentric, and the vertical direction perpendicular to the surface where the photodetector receives light is referred to as the first direction, the outlet of the air inlet is The center and the center of the inlet of the air outlet are shifted in the first direction.

도 5와 도 6에서 제1 방향을 기준으로 유입부가 유출부보다 포토 디텍터에서 더 가까이 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 이는 단순히 예를 들기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 방향을 기준으로 유입부가 유출부보다 포토 디텍터에서 더 멀리 위치할 수도 있다.5 and 6 show that the inlet is located closer to the photo detector than the outlet in the first direction, but this is merely an example, the present invention is not limited thereto, and the first direction As a result, the inlet may be located farther from the photo detector than the outlet.

도 5와 같이, 유입부의 출구(Inlet_b)와 유출부의 입구(Outlet_a)가 어긋나기 때문에, 출구(Inlet_b)를 나온 공기는 제1 방향을 기준으로 위쪽으로 방향을 꺾어 입구(Outlet_a)로 향하게 되어, 검출 공간을 지나는 경로의 길이가 길어진다.As shown in FIG. 5, since the inlet (Inlet_b) of the inlet and the inlet (Outlet_a) of the outlet are misaligned, the air exiting the outlet (Inlet_b) is directed upward to the inlet (Outlet_a) based on the first direction, The length of the path passing through the detection space is increased.

따라서, 유입부에 공기가 같은 농도로 입력될 때, 도 1의 구조에 비해, 공기가 포토 디텍터의 검출 범위 또는 검출 공간에 머무는 시간이 길어지고, 이에 포토 디텍터에서 검출되는 신호가 더 커지게 되어, 이는 먼지 센서가 검출할 수 있는 먼지 농도의 하한 범위를 더 넓게 하는 효과를 낳게 한다.Therefore, when the same concentration of air is input to the inlet, compared to the structure of FIG. 1, the time the air stays in the detection range or detection space of the photo detector becomes longer, and thus the signal detected by the photo detector becomes larger. , which has the effect of widening the lower limit range of the dust concentration that can be detected by the dust sensor.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 먼지 센서의 유입부와 유출부의 중심을 어긋나게 할 때 검출 공간을 통과하는 공기의 통과 경로를 도시한 것이고, 도 8은 도 7의 실시예에서 편심이 적용된 유입부와 유출부를 공기가 진행하는 방향에서 도시한 것이다. 도 7에서 위 그림은 먼지 센서의 측면을 자른 단면도에 해당하고 아래 그림은 먼지 센서를 위에서 바라보는 평면도에 해당한다.7 shows a passage of air passing through the detection space when the center of the inlet and outlet of the dust sensor is shifted according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows an eccentricity applied in the embodiment of FIG. 7 The inlet and outlet are shown in the direction in which air travels. In FIG. 7 , the upper figure corresponds to a cross-sectional view of the dust sensor, and the lower figure corresponds to a plan view of the dust sensor viewed from above.

도 7과 도 8에서 검출 공간에 공기의 흐름을 제공하는 공기 유입부와 공기 유출부가 편심되어, 포토 디텍터가 빛을 받아들이는 표면이 향하는 상하 방향과 수직인 방향 또는 포토 디텍터가 빛을 받아들이는 표면과 수평인 방향을 제2 방향이라 할 때 공기 유입부의 출구의 중심과 공기 유출부의 입구의 중심이 제2 방향으로 어긋나 있다.In FIGS. 7 and 8, the air inlet and air outlet providing air flow to the detection space are eccentric, so that the photodetector receives light in a direction perpendicular to the vertical direction or the surface where the photodetector receives light. When a direction parallel to the second direction is referred to as the second direction, the center of the outlet of the air inlet and the center of the inlet of the air outlet are shifted in the second direction.

도 7과 도 8의 실시예는 도 5와 도 6의 실시예와 유입부와 유출부의 편심 방향이 서로 다르다. 하지만, 도 7과 도 8의 실시예도, 도 5와 도 6의 실시예와 마찬가지로, 공기가 포토 디텍터의 검출 범위 또는 검출 공간에 머무는 시간이 길어지고, 이에 포토 디텍터에서 검출되는 신호가 더 커지게 된다.The embodiments of FIGS. 7 and 8 are different from the embodiments of FIGS. 5 and 6 in eccentric directions of the inlet and outlet. However, in the embodiments of FIGS. 7 and 8, as in the embodiments of FIGS. 5 and 6, the time for air to stay in the detection range or detection space of the photo detector becomes longer, and thus the signal detected by the photo detector becomes larger. do.

도 9는 유입부의 출구(Inlet_b)와 유출부의 입구(Outlet_a)의 중심이 어긋나는 여러 예와 유입부의 출구와 유출부의 입구의 여러 형상을 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates various examples in which the centers of the inlet (Inlet_b) of the inlet and the inlet (Outlet_a) of the outlet are out of sync and various shapes of the outlet of the inlet and the inlet of the outlet.

출구와 입구가 원형, 사각형, 타원형 등 여러 형상이 가능하고, 출구와 입구의 형상이 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있고, 입구와 출구의 편심 방향도 제1 방향, 제2 방향, 제1 방향과 제2 방향의 조합 등 여러 가지가 가능하다.The outlet and the inlet can have various shapes such as circular, square, and elliptical shapes, and the shapes of the outlet and the inlet may be the same or different, and the eccentric direction of the inlet and the outlet is also the first direction, the second direction, the first direction and the second direction. Combinations of the two directions are possible.

도 10은 본 발명에 따른 먼지 센서의 구성을 도시한 것이고, 도 11은 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고, 도 12는 먼지 센서의 포토 디텍터가 출력하는 신호를 도시한 것이다.10 shows a configuration of a dust sensor according to the present invention, FIG. 11 shows a light pulse emitted from a light source of the dust sensor, and FIG. 12 shows a signal output from a photo detector of the dust sensor.

본 발명에 따른 먼지 센서는, 센서 내부 공기 통과 경로에 빛을 방사하기 위한 발광부(10) 및 공기 통과 경로를 흐르는 공기에 포함된 먼지에 의해 산란된 빛을 집광하기 위한 수광부(20)를 포함하여 구성될 수 있고, 공기 통과 경로로 공기가 유입되도록 흡입력을 생성하기 위한 팬(30)을 더 포함하여 구성될 수도 있다. 외부에서 압력으로 공기가 유입되는 경우 팬(30)이 생략될 수도 있다.The dust sensor according to the present invention includes a light emitting unit 10 for emitting light to an air passage inside the sensor and a light receiving unit 20 for condensing light scattered by dust included in air flowing through the air passage. It may be configured, and may be configured to further include a fan 30 for generating a suction force so that air is introduced into the air passage. The fan 30 may be omitted when air is introduced under pressure from the outside.

또한, 먼지 센서는 발광부(10)가 조사하여 먼지 또는 입자에 부딪히지 않고 수광부(20)의 검출 범위를 통과한 빛이 검출 공간을 구성하는 벽면에 반사되어 수광부(20)나 발광부(10)로 되돌아 가는 것을 막기 위해 빛을 가두기 위한 미로(40)를 더 포함할 수 있다. 미로(40)는 발광부(10)와 마주보도록 배치될 수 있다.In addition, in the dust sensor, the light emitted by the light emitting unit 10 passes through the detection range of the light receiving unit 20 without colliding with dust or particles, and is reflected on the wall surface constituting the detection space, so that the light receiving unit 20 or the light emitting unit 10 A labyrinth 40 for confining light may be further included to prevent returning to the light. The maze 40 may be disposed to face the light emitting unit 10 .

발광부(10)와 수광부(20)는 서로 직각을 이루도록 배치되어, 즉 발광부(10)가 빛을 방사하는 방향과 수광부(20)가 빛을 수광하는 표면에 수직한 방향이 서로 수직하게 배치되어, 발광부(10)에서 방사되는 빛이 바로 수광부(20)에 입사되지 않도록 한다.The light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 are disposed perpendicular to each other, that is, the direction in which the light emitting unit 10 emits light and the direction perpendicular to the surface on which the light receiving unit 20 receives light are perpendicular to each other. Thus, light emitted from the light emitting unit 10 is prevented from being directly incident on the light receiving unit 20 .

먼지 센서는 먼지 센서의 동작을 제어하기 위한 제어부와 연결하기 위한 커넥터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 먼지 센서는, 커넥터를 통해, 제어부로부터 발광부(10), 수광부(20), 팬을 구동하기 위한 제어 신호를 수신하고, 수광부(20)의 출력 신호를 제어부에 전송한다.The dust sensor may further include a connector (not shown) for connection with a control unit for controlling an operation of the dust sensor. The dust sensor receives control signals for driving the light emitting unit 10, the light receiving unit 20, and the fan from the control unit through a connector, and transmits an output signal of the light receiving unit 20 to the control unit.

발광부(10)는 소정 대역의 빛을 방사하기 위한 광원(11)과 광원(11)에서 방사되는 빛을 평행광으로 변환하기 위한 광원 렌즈(12)를 포함하여 구성될 수 있는데, 광원(11)은 레이저 다이오드(LD)나 LED가 될 수 있고, 광원 렌즈(12)는 발산광을 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈나 평행광을 수렴광으로 변환하는 볼록 렌즈가 될 수 있다.The light emitting unit 10 may include a light source 11 for emitting light of a predetermined band and a light source lens 12 for converting light emitted from the light source 11 into parallel light. ) may be a laser diode (LD) or an LED, and the light source lens 12 may be a collimating lens that converts diverging light into parallel light or a convex lens that converts collimated light into converging light.

수광부(20)는, 입사되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호를 생성하는 포토 디텍터로 구성되는데, 입사되는 빛을 포토 디텍터에 집광하기 위한 수광 렌즈를 더 포함하여 구성될 수 있다.The light receiving unit 20 is composed of a photo detector that generates an electrical signal proportional to the amount of incident light, and may further include a light receiving lens for condensing the incident light into the photo detector.

발광부(10)와 수광부(10)가 먼지 농도를 검출하는 검출 공간에 공기를 유입하고 검출 공간으로부터 공기를 유출하기 위한 유입부(50)(Inlet)와 유출부(60)(Outlet)가 먼지 센서에 마련되는데, 유입부(50)와 유출부(60)의 중심이 어긋나게 편심되어, 유입부(50)의 출구(Inlet_b)에서 나온 먼지가 방향을 꺾어 유출부(60)의 입구(Outlet_a)를 향해 진행하여 검출 공간을 통과하는 공기의 경로가 길어진다.The inlet 50 (Inlet) and outlet 60 (Outlet) for introducing air into the detection space where the light emitting unit 10 and the light receiving unit 10 detect the concentration of dust and discharging air from the detection space are provided. It is provided in the sensor, and the centers of the inlet 50 and the outlet 60 are eccentric so that the dust coming out of the outlet (Inlet_b) of the inlet 50 bends the direction to the inlet (Outlet_a) of the outlet 60 , the path of the air passing through the detection space becomes longer.

이에 따라, 공기가 검출 공간을 통과하는 시간이 길어지고, 발광부(10)에서 방사되어 먼지에 산란되어 수광부(20)에 진입하는 빛의 양이 많아져 수광부(20)의 포토 디텍터가 출력하는 신호의 크기가 커진다.Accordingly, the time for the air to pass through the detection space becomes longer, and the amount of light emitted from the light emitting unit 10 and scattered by dust to enter the light receiving unit 20 increases, so that the photo detector of the light receiving unit 20 outputs signal size increases.

발광부(10)는, 도 11에 도시한 것과 같이, 주기적인 펄스 형태로 빛을 방사하고, 수광부(20)는, 도 12에 도시한 것과 같이, 포토 디텍터에 입사되는 빛을 전기 신호로 변환하여 출력한다.As shown in FIG. 11, the light emitting unit 10 emits light in a periodic pulse form, and the light receiving unit 20, as shown in FIG. 12, converts the light incident on the photo detector into an electrical signal. and output

광전식 먼지 센서에서는, 공기 통과 경로에 먼지가 없더라도 발광부(10)로부터 방사되는 빛이 본체 내에서 난반사되어 소량의 빛이 수광부(20)에 수광되기 때문에, 도 12에 도시한 바와 같이, 먼지가 없더라도 포토 디텍터의 출력 신호의 레벨이 일정한 값(S1)을 갖게 된다. 포토 디텍터는 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 포함된 먼지의 농도에 대응하여 도 12의 곡선 형태로 변하는 신호를 출력한다.In the photoelectric dust sensor, even if there is no dust in the air passing path, light emitted from the light emitting unit 10 is diffusely reflected in the main body and a small amount of light is received by the light receiving unit 20, so as shown in FIG. 12, dust Even if there is no, the level of the output signal of the photo detector has a constant value (S1). The photo detector outputs a signal that changes in the form of a curve in FIG. 12 in response to the concentration of dust included in the air passing through the air passage.

팬(40)은, 제어부의 제어에 따라 구동되어, 공기 통과 경로에 일정한 속도 또는 압력으로 공기가 흐르도록 흡입력을 발생시키는데, 공기 통과 경로의 끝, 즉 공기 유출부(60)의 출구(Outlet_b) 부근에 배치될 수 있다.The fan 40 is driven under the control of the control unit to generate a suction force so that air flows at a constant speed or pressure in the air passing path, that is, at the end of the air passing path, that is, at the outlet (Outlet_b) of the air outlet 60. can be placed nearby.

이와 같이, 공기 유입부와 공기 유출부의 중심에 편심을 주어 발광부와 수광부가 먼지 농도를 검출하는 검출 공간에서 공기가 진행하는 방향을 바꿈으로써, 공기의 진행 경로의 길이가 길게 되고, 공기가 검출 공간에 머무는 시간이 길어져, 포토 디텍터에서 검출되는 신호가 커지게 되고, 먼지 센서가 검출할 수 있는 먼지 농도의 하한 범위가 더 넓어진다.In this way, by giving eccentricity to the centers of the air inlet and the air outlet, the direction in which the air travels is changed in the detection space where the light emitter and the light receiver detect the dust concentration, thereby increasing the length of the air path and detecting air. As the time spent in the space increases, the signal detected by the photo detector increases, and the lower limit range of the dust concentration detectable by the dust sensor broadens.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Through the above description, those skilled in the art will know that various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

10: 발광부 11: 광원
12: 광원 렌즈 20: 수광부
30: 팬 40: 미로
50: 유입부 60: 유출부10: light emitting unit 11: light source
12: light source lens 20: light receiving unit
30: fan 40: labyrinth
50: inlet 60: outlet

Claims

a light emitting unit that emits light; and
It is configured to include a light receiving unit for receiving scattered light emitted by the light emitting unit and scattered from dust,
Air coming in from the outside through the first inlet of the inlet is delivered to the detection space where the light emitting part and the light receiver are placed through the first outlet of the inlet, and air coming out of the detection space through the second inlet of the outlet is transferred to the outlet of the outlet. When delivered to the outside through the second outlet, the centers of the first outlet and the second inlet are offset from each other,
A first advancing direction of air at the first outlet in the inlet and a second advancing direction of air at the second inlet in the outlet are the same, and the first and second advancing directions are the same as those of air in the detection space. A dust sensor characterized in that it is different from the third traveling direction.

According to claim 1,
The dust sensor, characterized in that the centers of the first outlet and the second inlet are shifted based on a direction perpendicular to the surface of the light receiving unit.

According to claim 1 or 2,
The dust sensor, characterized in that the centers of the first outlet and the second inlet are shifted based on a direction horizontal to a surface of the light receiving unit.

According to claim 1,
The dust sensor, characterized in that the cross section of the first outlet and the second inlet connected to the detection space have the same shape as each other.

According to claim 1,
The dust sensor, characterized in that the cross section of the first outlet and the second inlet connected to the detection space have different shapes.

According to claim 1,
The dust sensor according to claim 1 , wherein the light emitting part and the light receiving part are disposed such that a direction in which the light emitting part emits light and a direction perpendicular to a surface through which the light receiving part receives light are perpendicular to each other.

According to claim 1,
The dust sensor, characterized in that it is configured to further include a fan that generates a suction force to allow air to flow into the detection space.

According to claim 1,
The dust sensor, characterized in that it is configured to further include a labyrinth for confining some of the light emitted by the light emitting unit and not colliding with the dust.