JP5851054B2 - ガス状試料捕集装置 - Google Patents

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Description

本発明は大気中の試料を採取するためのガス状試料捕集装置に係り、より詳しくは捕集容器内部の真空形成の際にプランジャーを用いる方式を採択して容易に真空を形成することができ、捕集容器の内部に真空を形成するための真空形成手段の構造が簡単で携帯することができ、真空の形成後には固定部によってプランジャーを固定することができて真空を長期間維持することができ、多数の捕集容器を携帯しやすくするために結合プレートを形成し、大気中の試料採取の際に多くの位置で試料採取が可能であるだけでなく、多数の捕集容器の内部に真空形成のための作業を事前に行っておくとかあるいは現場でも容易に実施することができるガス状試料捕集装置に関するものである。
有害化学物質管理法は、化学物質事故やテロ発生に備え、急性毒性または爆発性が強くて事故発生の可能性が高いとか、事故発生の際にその被害規模が大きくなるおそれがある化学物質を事故備え物質に指定して別に管理している。
このような事故備え物質の一部は揮発性が非常に強いため、化学物質事故やテロ発生の際に急速に広い地域に拡散して大きな被害を与える可能性が高い。したがって、このような化学物質事故やテロ発生の際には、1次にこれら物質に対する迅速な定性的確認が必要であり、危険地域の境界区域選定のための大気中への事故原因物質の露出量及び濃度の確認が必要である。
このような迅速な事故原因物質の分析のためには、なによりも事故備え物質及びテロ可能物質に対する分析が可能ではなければならなく、場合によってはこれら試料を運送して分析するための適切な試料採取方法が要求される。
特に、化学事故や化学テロ発生の際、迅速な対応のためには、被害現場の多地点で迅速な採取が行われなければならない。
一方、前記のように大気中の試料を採取するために、大韓民国登録特許第10−499726号(2005.06.28)を提案したことがある。前記“真空圧力を用いた大気中の悪臭及び揮発性有機和合物の試料自動捕集装置及びその方法”はハウジングの内部に試料捕集嚢を装着した後、ハウジングの内部に連結される真空ポンプでハウジング内部の空気を吸入すればハウジング内部の空圧が低くなって試料捕集嚢の内部が真空状態をなすように作動する。
その後、大気中の試料を採取するために、ハウジングの外部に連結された吸入管に試料捕集嚢を連結し、ハウジングの内部に真空を形成した後、吸入管バルブを開けば、真空が形成されたハウジングの内部に配置された試料捕集嚢に大気中の試料が吸入されて試料を採取するように作動するようになる。
大韓民国登録特許第10−499726号明細書
しかし、前記のような従来技術は毎度真空ポンプで試料捕集嚢に真空を形成しなければならないため、速かに大気中の試料を採取しにくい。すなわち、真空ポンプを作動して試料捕集嚢の内部に真空を形成するための作業時間が長くかかるだけでなく、真空ポンプと充電池がハウジングの内部に付着されたため、大きくなるとともに重くなる問題点があった。
また、通常大気中の試料採取は多様な地点で試料を採取しなければならない。従来技術の捕集装置を用いるためには、多数の捕集装置を用いなければならないため、多数の重い捕集装置の携帯が不便であって多様な地点で大気中の試料を採取することができない問題点もあった。
特に、実際に前記従来技術の捕集装置を用いるとき、真空ポンプを作動させるために充電池の充電を維持しておいた状態で緊急状況が発生するとき、捕集装置を携帯しなければならないが、使用者が捕集装置の充電が維持されていな状況では試料を採取することができない場合も発生するなどの問題点が露出された。
前記のような問題点を解決するための本発明のガス状試料捕集装置は、内部に捕集空間部が形成され、下側が開放した採取管と、前記採取管の上部に形成され、採取管内の捕集空間部に連結された吸入管、及び前記吸入管に形成され、吸入管を開閉するように構成されるバルブからなった試料吸入部と、前記採取管の捕集空間部に結合され、捕集空間部に真空を形成させるためのプランジャーとからなる捕集容器を含んでなることを特徴とする。
本発明において、前記捕集容器の採取管が結合可能な孔が縁部に円形に多数配列された結合プレートをさらに含んでなることを特徴とする。
本発明において、前記捕集容器は採取管の外側に環状突条をさらに含み、前記結合プレートは、前記捕集容器の採取管及び採取管に形成された環状突条に対応する多段状の第1孔が形成され、外縁部には第1結合部が形成された第1結合プレートと、前記第1結合プレートと対称の構造に形成され、第1結合プレートの上側に結合され、多段状の第2孔が形成され、外縁部には第1結合プレートの第1結合部と対応する第2結合部が形成された第2結合プレートとからなることを特徴とする。
本発明において、前記捕集容器のプランジャーを採取管内の捕集空間部に結合してから引いて容積変化による真空を形成するために、プランジャーの下側にはプランジャー結合部が形成され、前記プランジャーと結合してプランジャーを引くことができるようにプランジャー結合部に結合されるプランジャーアーム結合部が形成されたプランジャーアームをさらに含んでなることを特徴とする。
本発明において、前記捕集容器のプランジャーに形成されたプランジャー結合部とプランジャーアームのプランジャーアーム結合部とはネジ部によって結合されるように構成されることを特徴とする。
本発明において、前記プランジャーアームによって捕集容器に設けられたプランジャーを移動させて真空を形成した後、採取管内の捕集空間部の真空を維持するために、プランジャーのプランジャー結合部に結合される固定部結合部と試料容器の採取管の外径より大きい形態の係止部とからなる固定部をさらに含んでなることを特徴とする。
本発明において、前記プランジャーアームにおいてプランジャーアーム結合部の他側にはスクリュー孔がさらに形成され、前記スクリュー孔に結合され、一側で動力発生手段に連結されたスクリューを含む真空形成手段がさらに形成され、真空形成手段の動力発生手段の駆動によって、採取管の捕集空間部に結合されたプランジャーを引くことによって真空を形成するように構成されることを特徴とする。
本発明において、前記捕集容器及び真空形成手段を装着することができる回転型装着手段をさらに含んでなり、前記回転型装着手段は、内側に多数の装着孔が形成された円形の回転体及び前記回転体の内側中央から下方に伸びる多数のボール収容凹部を含む第1軸からなる回転部と、前記回転部の第1軸の外側を回転可能に軸受する軸状の部材であって、ボール収容凹部に弾性により出入可能なボールスプリングを含む第2軸と、前記第2軸の下部に形成され、真空形成手段の動力発生手段を装着することができる装着台からなった装着部とを含んでなることにより、前記回転部が前記真空形成手段に対応する一定の間隔で回転可能であって、前記回転部を回転させて前記真空形成手段を前記プランジャアームに順次結合することで連続的に試料を捕集できるようにしたことを特徴とする。
本発明は、捕集容器内部の真空形成の際にプランジャーを用いる方式を採択して容易に真空を形成することができる。また、捕集容器の内部に真空を形成するための真空形成手段の構造が簡単であって携帯することができ、真空の形成後には固定部によってプランジャーを固定することができるので真空を長期間維持することができるようになる。
特に、多数の捕集容器を携帯しやすくするために結合プレートを形成し、大気中の試料採取の際に多くの位置で試料採取が可能である。また、多数の捕集容器の内部に真空形成のための作業を事前に行っておくとかまたは現場でも容易に実施することができる有用な発明である。
本発明の捕集容器を示す分解斜視図である。 図1の断面図である。 結合プレートを示す断面図である。 捕集容器と結合プレートを結合した状態を示す状態図である。 プランジャーアームを結合した状態を示す断面図である。 図5を結合プレートに結合した状態を示す斜視図である。 捕集容器に固定部を結合した状態を示す状態図である。 図7を結合プレートに結合した状態を示す斜視図である。 真空形成手段を配置した状態を示す状態図である。 回転型装着手段を示す斜視図である。 図10の断面図である。 回転型装着手段に真空形成手段を結合して捕集容器に真空を形成するための状態を示す斜視図である。 図12の側面図である。 本発明の捕集容器内部の真空形成過程を示す状態図である。
以下、添付図面に基づいて本発明の構成をさらに具体的に説明する。まず、本発明は大気中の試料を採取するための捕集容器40を備えている。
前記捕集容器40は、図1及び図2に示したように、透明ガラス材からなった一側の開放した構造に形成される採取管10を備えている。特に、採取管10は一側が開放して内部に試料を捕集することができる捕集空間部11をなしている。
また、前記採取管10の開放しなかった部分(上側部)には、外部に連結されて大気中の試料を採取することができる試料吸入部20を備えている。
前記試料吸入部20は中空管状の吸入管21内に吸入管21を開閉することができるバルブ22が付着した形態に構成された。ここで、前記試料吸入部20の吸入管21とバルブ22は多様な素材から形成することができるが、できるなら化学的に安定した素材から形成することが良い。そして、前記捕集容器40の採取管10内部の捕集空間部11から上下に移動するように、捕集空間部11と同一形状になったプランジャー30を備えている。
前記プランジャー30は採取管10の開放した部分に挿入されて捕集空間部11から上下に移動することによって捕集空間部11内に真空を形成するように構成されるため、捕集空間部11の内部で上下に移動可能であるとともに密閉性をなすことができる素材から形成することが良い。
一方、本発明は、図3及び図4のように、前述した捕集容器40を多数配列することができる結合プレート50をさらに含んでなる。したがって、前記結合プレート50は円形に形成され、縁部には捕集容器40の採取管10の外径と同一直径に形成された多数の孔51が円形に配列された構造となる。
このような前記結合プレート50は、捕集容器40の採取管10の結合後に勝手に孔51から抜け出ないように採取管10の外部に環状突条12がさらに形成され、前記結合プレート50はおよそ対称の構造となった第1及び第2結合プレート50a、50bから構成されることができる。すなわち、前記結合プレート50の第1結合プレート50aの縁部には多数の捕集容器40の採取管10を結合することができる第1孔51aが形成され、採取管10に形成された環状突条12が挿入されるように第1孔51aが多段状に形成される。
また、第2結合プレート50bは、前記第1結合プレート50aの第1孔51aに結合される多数の捕集容器40の離脱を防止するために、第1結合プレート50aの第1孔51aと同一形状に形成され、上下方向に互いに対称の構造の第2孔51bが形成された。
特に、前記第1及び第2結合プレート50a、50bの外側面にはそれぞれ第1及び第2結合部52a、52bを形成することで、第1及び第2結合プレート50a、50bが互いに結合するように構成することが良い。
また、本発明は、捕集容器40のプランジャー30を上下に移動させて採取管10内部の捕集空間部11に真空を形成することができる手段をさらに備えることができる。すなわち、図5及び図6のように、前記プランジャー30の一側(下側)にはプランジャー結合部31が形成され、前記プランジャー結合部31に結合可能なプランジャーアーム結合部61を含むプランジャーアーム62をさらに備えることで、プランジャー30を捕集容器40に形成された採取管10の捕集空間部11から上下方向に移動させることができる。
ここで、前記プランジャー結合部31とプランジャーアーム結合部61は多様な形態に形成することができるが、好ましくはネジ部の形態に構成することが良い。
特に、プランジャー30に形成されたプランジャー結合部31をボルト状に形成し、プランジャーアーム60に形成されたプランジャーアーム結合部61はナット状に形成することもでき、これとは反対に、プランジャー結合部31をナット状に形成するとともにプランジャーアーム結合部61をボルト状に形成することもできる。
また、本発明は、捕集容器40の採取管10で移動するプランジャー30によって採取管10内部の捕集空間部11に真空を形成した後、真空が長時間維持されるように、図7及び図8のように、プランジャー30を固定させる固定部70をさらに備えることもできる。
このような固定部70は、プランジャー30を移動させるプランジャーアーム60の結合を解除した後、プランジャー30のプランジャー結合部31に結合可能な固定部結合部71と捕集容器40の採取管10の外径より大きい直径の係止部72とからなる。
一方、本発明は、捕集容器40の真空をより容易に形成するために、図9のように、真空形成手段80をさらに備えることもできる。すなわち、前述したプランジャーアーム60において、プランジャーアーム結合部61が形成された端部の他端にスクリュー孔62を形成し、前記真空形成手段80は動力発生手段81とプランジャーアーム60のスクリュー孔62に結合可能なスクリュー82を備えることで、動力発生手段81によってプランジャー30が捕集容器40の採取管10の内部で上下に移動するように構成される。
ここで、前記真空形成手段80の動力発生手段81とスクリュー82は図面には詳細に示されていないが、通常の結合部材または結合部を設けて着脱可能に構成することができるのはいうまでもない。
特に、前記真空形成手段80の動力発生手段81は回転による動力を伝達しながら構造的に簡単なモーターまたはモーターを含む手段であればいずれの形態に構成されてもかまわない。
一方、本発明は、前述した真空形成手段80を用いて捕集容器40の採取管10の内部に形成された捕集空間部11に真空を形成する場合、作業の便宜性をはかるために回転型装着手段90をさらに備えることもできる。
前記回転型装着手段90は、前述した捕集容器40を結合プレート50に結合した後、等間隔で配列された捕集容器40を等間隔で回転させながら採取管10の内部に挿入されるプランジャー30を移動させることができる真空形成手段80を装着することができるように構成された装置である。
このような回転型装着手段90の構成をさらに具体的に説明すれば、回転型装着手段90は、図10〜図13に示したように、捕集容器40を結合している結合プレート50を搭載することができながら一定の角度で回転させることができる回転部93と、前記回転部30と結合され、真空形成手段80を装着することができる装着部96とからなる。
まず、回転部93は円形の板状に形成されており、捕集容器40を結合するための結合プレート50に形成される孔51と等間隔で装着孔91aが形成された回転体91と、前記回転体91から下方に伸びている第1軸92とからなる。
また、前記回転部93の第1軸92と結合する第2軸94と、前記第2軸94と結合され、真空形成手段80を装着することができる装着台95とからなる装着部96を備えている。ここで、前記回転部93が装着部96で回転するとき、より円滑に回転するように第1及び第2軸92、94の間にはベアリングBを備えることができる。
特に、本発明は、回転部93が一定の間隔で回転して、結合プレート50に結合された捕集容器40が装着部96の装着台95に配置される真空形成手段80に位置するように、第1軸92には結合プレート50に形成された孔51の間隔と等間隔で形成されたボール収容凹部92aが形成され、第2軸94にはボール収容凹部92aに着脱可能な形態のボールスプリング94aが設けられている。
このような構成により、回転部93を回転させると、真空形成手段80をプランジャアーム60に順次結合することが可能であり、容易に連続的な試料の捕集ができる。
前記のような構成を有する本発明のガス状試料捕集装置の好適な実施例を詳細に説明すれば次のようである。まず、本発明のガス状試料捕集装置100の真空を形成する方法について詳細に説明する。
1.真空形成方法
まず、本発明による捕集容器40の採取管10の上部に形成された試料吸入部20のバルブ22を開放状態で作動させ、プランジャー30を採取管10の下側の開放部を通じて捕集空間部11に挿入させ、プランジャー30が採取管10の上側まで到逹するように押し入れる。
その後、捕集容器40の試料吸入部20に形成されたバルブ22を閉鎖状態で作動させるとともにプランジャー30のプランジャー結合部31にプランジャーアーム60のプランジャーアーム結合部61を結合する。
もちろん、前記プランジャーアーム60の結合は、プランジャー30を採取管10の捕集空間部11に挿入する前に行うこともできる。
その後、プランジャーアーム60を使用者が引いてプランジャー30を下方に移動させれば、採取管10内部の捕集空間部11は、図14のように、容積は増加するが、捕集空間部11に存在した空気が外部に排出された状態であるので真空が形成される。
その後、プランジャーアーム60をプランジャー30から結合解除すれば、捕集容器40の採取管10内部の捕集空間部11が真空状態となるものである。
ここで、本発明は、前記のように真空が維持された採取管10内部の捕集空間部11の圧力が低下した状態でプランジャー30が上部に移動する現象を防止するために、プランジャー30に固定部70を結合すれば、採取管10に形成された捕集空間部11の真空をもっと長く維持することができるようになる。
このような実施例1は、本発明による捕集容器40の真空形成作業を使用者が事前に行って置かなかったときに緊急に用いることができる方法である。
この実施例2は前述した使用者がプランジャーアーム60を引く実施例1の方法と一部類似しているが、真空形成手段80を使うという点で一部違いがある。
すなわち、実施例1の場合、捕集容器40の真空形成作業を事前に遂行しなかったときに使用者がプランジャーアーム60を引いて捕集容器40の採取管10に形成された捕集空間部11に真空を形成する方法であるが、この実施例2は、前記プランジャー結合部31の一側に形成されたスクリュー孔62に真空形成手段80のスクリュー82を結合した後、これを動力発生手段81で回転させて、採取管10の内部に結合されたプランジャー30を手軽く引くとよいので、使用者の便宜性を向上させることができるようになる。
ここで、前記真空形成手段80は、モーターを含む形態、つまり充電式電動ドライバーや充電式ハンドドリルのような道具を用いて使用することができる。
したがって、事前に捕集容器40に真空を形成するとき、または多数の捕集容器40のいずれか一つ以上の捕集容器40を使ったとき、または自然に真空が解除された捕集容器40に真空を形成するとき、または現場出動の際に現場でも使うことができるなど、多様な環境で利用可能な形態である。
この実施例3は、現場出動に先立ち、前もって捕集容器40の採取管10に形成された捕集空間部11に真空を形成することができる方法、言い換えれば回転型装着手段90による真空形成方法について説明する。
この実施例3は、実施例2と類似した方式で進むが、真空形成手段80の動力発生手段81としてモーターを用い、また捕集容器40が結合された結合プレート50に結合された状態の捕集容器40に形成された採取管10の捕集空間部11に真空を形成する最適化した方法である。
これを詳細に説明すれば、捕集容器40が結合された円形の結合プレート50を回転型装着手段90の回転部93に形成された回転体91に装着させる。
この際、前記回転体91には結合プレート50に形成された孔51と同一の間隔及び個数の装着孔91aが形成されるので、結合プレート50に結合された捕集容器40の中で開放した部分が回転体91から下方に伸びた形状に配置される。
この際、前記捕集容器40の採取管10の内部には、実施例1及び2のように、前もってプランジャー30を結合した状態である。
その後、モーター型の動力発生手段81を含む真空形成手段80を回転型装着手段90の装着部96に形成された装着台95に配置する。
ここで、前記のように装着台95に結合される真空形成手段80は通常の結合部材(図示せず)によって固定結合され、捕集容器40の真空を形成することができる位置に正確に配置できるように構成されることはいうまでもない。
前記のように、すべての構成要素の配置及び設置が終われば、真空形成手段80とプランジャー30との間に結合されたプランジャーアーム60に結合して、いずれか一つの捕集容器40の真空を形成する。
その後、プランジャーアーム60と真空形成手段80の結合を解除した後、回転型装着手段90の回転部93を回転させれば、回転部93の第1軸93と装着部96の第2軸94に形成されたボール収容凹部92a及びボールスプリング94aの作動により、真空が形成されなかった他の捕集容器40が真空形成手段80の位置に配置されて、真空の形成を繰り返し遂行するように作用する。
2.本発明の使い方
ここでは、本発明のガス状試料捕集装置の使い方について説明する。本発明のガス状試料捕集装置100の使い方は非常に簡単である。
本発明のガス状試料捕集装置100は、多数の捕集容器40、より具体的に10個が一組をなすように形成された結合プレート50を使用者が持っていって、捕集容器40の試料吸入部20に形成されたバルブ22を開放させれば、真空が形成された採取管10の捕集空間部11に大気中の試料が吸入される。
一方、前記のように採取された試料が一定量となれば、バルブ22を閉めた後、他の地点で他の捕集容器40のバルブ22を開閉する作業を繰り返し行うことで、多くの地点で大気中の試料を採取することができるようになる。
もちろん、前記のように採取された試料は、バルブ22を開いておくか、あるいはプランジャー30をバルブ22の方向に押して抜き出した後、捕集容器40を洗浄及び真空形成を再び行うことで再び使うことができ、試料の正確な測定のために、採取管の代わりに化学的に安定した物質から採取管10を形成して使い捨て用に用いることもできる。
40 捕集容器
10 採取管
11 捕集空間部
12 環状突条
20 試料吸入部
21 吸入管
22 バルブ
30 プランジャー
31 プランジャー結合部
50 結合プレート
51 孔
50a 第1結合プレート
51a 第1孔
52a 第1結合部
50b 第2結合プレート
51b 第2孔
52b 第2結合部
60 プランジャーアーム
61 プランジャーアーム結合部
62 スクリュー孔
70 固定部
71 固定部結合部
72 係止部
80 真空形成手段
81 動力発生手段
82 スクリュー
90 回転型装着手段
93 回転部
91 回転体
91a 装着孔
92 第1軸
92a ボール収容凹部
96 装着部
94 第2軸
94a ボールスプリング
95 装着台
100 ガス状試料捕集装置

Claims (5)

  1. 内部に捕集空間部11が形成され、下側が開放した採取管10と、前記採取管10の上部に形成され、採取管10内の捕集空間部11に連結された吸入管21、及び前記吸入管21に形成され、吸入管21を開閉するように構成されるバルブ22からなった試料吸入部20と、前記採取管10の捕集空間部11に結合され、捕集空間部11に真空を形成させるためのプランジャー30とからなる捕集容器40を含んでなり、
    前記捕集容器40のプランジャー30を採取管内の捕集空間部11に結合してから引いて容積変化による真空を形成するために、プランジャー30の下側にはプランジャー結合部31が形成され、前記プランジャー30と結合してプランジャーを引くことができるようにプランジャー結合部31に結合されるプランジャーアーム結合部61が形成されたプランジャーアーム60をさらに含んでなり、
    前記プランジャーアーム60においてプランジャーアーム結合部61の他側にはスクリュー孔62がさらに形成され、前記スクリュー孔62に結合され、一側で動力発生手段81に連結されたスクリュー82を含む真空形成手段80がさらに形成され、真空形成手段80の動力発生手段81の駆動によって、採取管10の捕集空間部11に結合されたプランジャー30を引くことによって真空を形成するように構成され、
    前記捕集容器40及び真空形成手段80を装着することができる回転型装着手段90をさらに含んでなり、
    前記回転型装着手段90は、内側に多数の装着孔91aが形成された円形の回転体91及び前記回転体91の内側中央から下方に伸びる多数のボール収容凹部92aを含む第1軸92からなる回転部93と、前記回転部93の第1軸92の外側を回転可能に軸受する軸状の部材であって、ボール収容凹部92aに弾性により出入可能なボールスプリング94aを含む第2軸94と、前記第2軸94の下部に形成され、真空形成手段80の動力発生手段81を装着することができる装着台95からなった装着部96とを含んでなることにより、前記回転部93が前記真空形成手段80に対応する一定の間隔で回転可能であって、前記回転部93を回転させて前記真空形成手段80を前記プランジャアーム60に順次結合することで連続的に試料を捕集できるようにしたことを特徴とする、ガス状試料捕集装置
  2. 前記捕集容器40の採取管10が結合可能な孔51が縁部に円形に多数配列された結合プレート50をさらに含んでなることを特徴とする、請求項1に記載のガス状試料捕集装置
  3. 前記捕集容器40は採取管10の外側に環状突条12をさらに含み、
    前記結合プレート50は、前記捕集容器40の採取管10及び採取管10に形成された環状突条12に対応する多段状の第1孔51aが形成され、外縁部には第1結合部52aが形成された第1結合プレート50aと、前記第1結合プレート50aと対称の構造に形成され、第1結合プレート50aの上側に結合され、多段状の第2孔51bが形成され、外縁部には第1結合プレート50bの第1結合部52aと対応する第2結合部52bが形成された第2結合プレート50bとからなることを特徴とする、請求項2に記載のガス状試料捕集装置
  4. 前記捕集容器40のプランジャー30に形成されたプランジャー結合部31とプランジャーアーム60のプランジャーアーム結合部61とはネジ部によって結合されるように構成されることを特徴とする、請求項1に記載のガス状試料捕集装置
  5. 前記プランジャーアーム60によって捕集容器40に設けられたプランジャー30を移動させて真空を形成した後、採取管10内の捕集空間部11の真空を維持するために、プランジャー30のプランジャー結合部31に結合される固定部結合部71と試料容器40の採取管10の外径より大きい形態の係止部72とからなる固定部70をさらに含んでなることを特徴とする、請求項1に記載のガス状試料捕集装置
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