KR100218568B1 - 반 연속적 입자발생 및 측정장치 - Google Patents

Abstract

공기중에 부유하는 입자를 크기별로 선별하여 포집하거나 원하는 크기의 입자만을 발생시는 반연속적 입자발생 및 측정 장치이다.

상단 및 하단에 공기유입구(2)와 공기흡입구(9)가 형성된 원통체(1)의 내부에 하향으로 가속노즐(3)과 포집트랩(4)을 교호로 배열하되, 포집트랩의 하단 일측에는 트랩연통관(5)을 외부의 포집합류관(7)과 연통되게 설치하고 포집트랩의 직경, 가속노즐의 직경 및 가속노즐과 포집트랩 사이의 거리가 유체의 진행방향에 따라 점차 감소되도록 구성한 것이다.

시간당 평균 입자량을 구하는 것이 아니라 측정 순간에 가까운 시각의 입자량을 구할 수 있고 측정에 소요되는 시간을 크게 감축할 수 있다.

Description

반 연속적 입자발생 및 측정장치

본 발명은 반 연속적 입자발생 및 측정장치에 관한 것으로서, 대기중의 부유 입자를 크기별로 선별하거나 원하는 크기의 입자만을 발생시키는 장치이다.

본 발명은 대기중에 부유하는 입자를 입도별로 분류하여 현재시각단위로 측정하거나 원하는 크기의 입자만을 발생시키는데 목적을 두고 있다.

대기중에 부유하는 입자는 입도가 클수록 가시거리를 감소시키고 인체에 유해한 영향을 끼칠 뿐만 아니라 반도체 산업에 있어서도 반도체 제품에 심각한 영향을 주게 된다.

따라서 대기중에 부유하는 입자를 입도별로 분류하여 부유량을 측정하는 것은 매우 중요한 과제가 되고 있다.

이와 반대로 의약산업에 있어서는 약품분말 가운데 인체에 가장 흡수가 잘되는 입자를 선택해야 하므로 약품으로서 적합한 입도를 가진 분말을 제조해야 하고 그러한 목적을 위해서는 분말약제 가운데 부적합한 입도의 약제를 선별하여 배제시키고 적합한 입도의 약제만을 선택하여 사용하게 되므로 분말약제를 입도별로 분류하는 것은 중요하다.

현재까지 알려진 동종의 장치들은 필터를 이용하여 부유 입자의 무게차이로 부유량을 측정하고 있으나 분석에까지 장시간이 소요되고 정확도가 매우 낮은 실정이다.

또한, 일정시간 단위로 부유량을 측정하므로 시각별로 부유량을 측정할 수 없으며 부유입자의 양을 측정하는 단일의 목적으로 밖에 사용할 수 없는 것이다.

본 발명은 현재까지 알려진 입자측정기가 가지는 결함을 해소하여 측정에 소요되는 시간을 단축하고 측정치의 정확도를 높이고 측정기능 이외에도 원하는 입도의 발생기능까지 겸하는 간편한 구조의 입자발생 및 측정장치를 제공하고자 한다.

제1도는 본 발명의 일부절결 사시도.

제2도는 본 발명의 종단면도.

제3도는 본 발명의 제원을 표시한 종단면도이다.

* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명

1 : 원통체 2 : 공기유입구

3 : 가속노즐 4 : 포집트랩

5 : 트랩연통관 6 : 밸브

7 : 포집합류관 8 : 광학입자계측기

9 : 공기흡입구 10 : 제어기

본 발명은 구성을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 장치는 원통체(1)의 상단 및 하단에 공기 유입구(2) 및 공기흡입구(9)가 형성되어 있고 수직하방으로 직경이 점차 감소하는 6단계의 가속노즐(3)이 차례로 설치되며 각 가속노즐(3)의 직하방에는 직경이 점차 감소하는 5단계의 포집트랩(4)이 중공상에 현가되어 있으며 각 포집트랩(4)의 하부 일측에는 트랩연통관(5)이 원통체(1)의 외부로 인출되어 포집합류관(7)에 연통된 구성을 가진다.

포집단계를 6단계로 한 것은 편의상 정한 것이며 목적에 따라서는 포집단계를 증감할 수 있다.

유입되는 유량의 흐름은 진공펌프에 의하여 이루어진다.

원통체(1)의 외부로 인출된 트랩연통관(5)에는 각각 밸브(6)가 설치되어 있으며 포집합류관(7)에도 역시 밸브(6)가 설치되어 있고 포집합류관(7)에도 역시 밸브(6)가 설치되어 있다.

도3은 본 발명의 제원을 나타내고 있는 바, D는 다분산(Polydisperse)된 최초 입자의 도입부분으로서 이때 입자는 관성력 및 중력에 의한 손실이 발생하지 않도록 스톡수(Stocks number)를 0.01이하로 하였다.

D₁은 최초의 입자가 가속되는 부분으로서 이때 D₁의 크기에 따라 입자의 분리직경이 달라진다.

D₂, D₄, D₆, D₈, D₁₀, D₁₂: D₂/D₁, D₄/D₃, D₆/D₅, D₈/D₇, D₁₀/D₉, D₁₂/D₁₁의 비율은 1.5-1.7로 하여 입자의 유출손실을 최소화 하였다.

D₃은 2단의 가속노즐로서 분리되는 입도는 평균 14㎛이다.

D₅는 3단의 가속노즐로서 분리되는 입도는 평균 7.3㎛이다.

D₇은 4단의 가속노즐로서 분리되는 입도는 평균 3.5㎛이다.

D₉는 5단의 가속노즐로서 분리되는 입도는 평균 1.55㎛이다.

D₁₁은 6단의 가속노즐로서 분리되는 입도는 평균 0.75㎛이다.

D₁₃은 0.5㎛ 이하의 입자에 대하여, 그리고 D₁₅는 쌤플링되는 각 입자에 대한 손실을 극소화하기 위하여 스톡수(Stocks number)를 0.01이하로 유지하였다.

L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆: L₁/D₁, L₂/D₃, L₃/D₃, L₃/D₅, L₄/D₇, L₅/D₉, L₆/D₁₁의 비율은 1.4배로 하여 입자손실이 최소화되도록 구성하였다.

본 발명은 관성력을 이용하여 공기중의 입자를 분리하여 방법으로서 입자와 함께 흐르는 공기를 주흐름(major flow)과 부흐름(minor flow)으로 나눠지게 하여 입자를 입도별로 포집하거나 선별하는 것이다.

공기유입구(1)로 유입된 공기는 가속노즐(3)을 통과하면서 유속이 증가하고 입도가 큰 입자는 관성력이 크므로 포집트랩(4)에 포집된 후 트랩연통관(5)을 따라 광학입자계측기(8) 또는 분석기로 선별수집되며 입도가 작은 입자는 관성력이 적으므로 공기를 따라 다음 단계의 가속노즐(3)로 흐르게 된다.

가속노즐(4)은 아래로 갈수록 즉, 단계가 진행할수록 직경이 점차 감소하도록 구성되어 있다. 그 까닭은 1차 포집트랩(4)에서 포집되지 아니한 입자들을 포집하기 위해서는 보다 큰 관성력을 부여해야 하고 이러한 관성력의 증가는 제2차 가속노즐(3)의 직경을 감소시킴으로써 이루어질 수 있다.

단계가 진행할수록 가속노즐(3)과 포집트랩(4)의 직경이 감소하고 이에 따라 대응하는 각 포집트랩(4) 사이의 거리(L)도 점차 감소한다. 이러한 구조는 유체역학의 원리에 따라 포집되는 입자량의 손실을 극소화하기 위한 배려에서이다.

본 발명은 포집되는 입자가 트랩연통관(5)을 따라 광학입자 계측기나 분석기로 흡수되므로 기존의 장치가 시간별 평균 입자량을 측정하는 것과 달리 포집시간과 매우 가까운 시각의 입자량을 측정할 수 있으며 장치의 분해작업 없이 포집된 입자들을 자동으로 흡수하므로 사용이 간편하고 측정시간이 크게 단축된다.

또한 본 발명은 각 포집단계의 밸브(6)를 선택적으로 개폐함으로써 원하는 입도의 입자만을 통과시킬 수 있으므로 입자측정장치와 달리 입자발생장치로도 사용될 수 있는 기능적 다양성을 갖는다.

Claims (3)

1. 상단 및 하단에 공기유입구(2)와 공기흡입구(9)가 형성된 원통체(1)의 내부에 하향으로 가속노즐(3)과 포집트랩(4)을 교호로 배열하되 포집트랩(4)의 하단 일측에는 트랩연통관(5)을 외부의 포집합류관(7)과 연통되게 설치하고, 가속노즐의 직경(D₁,D₃,D₅,D₇,D₉,D₁₁), 포집트랩의 직경(D₂,D₄,D₆,D₈,D₁₀,D₁₂) 및 가속노즐(3)과 포집트랩(4) 사이의 거리(L₁,L₂,L₃,L₄,L₅,L₆)가 유체의 진행방향에 따라 점차 감소되도록 구성함을 특징으로 하는 반 연속적 입자발생 및 측정장치
2. 제1항에 있어서, D₂, D₄, D₆, D₈, D₁₀, D₁₂: D₂/D₁, D₄/D₃, D₆/D₅, D₈/D₇, D₁₀/D₉, D₁₂/D₁₁의 비율을 1.5내지 1.7로 함을 특징으로 하는 반연속적 입자발생 및 측정장치
3. 제1항에 있어서, L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆: L₁/D₁, L₂/D₃, L₃/D₅, L₄/D₇, L₅/D₉, L₆/D₁₁의 비율을 1.4로 함을 특징으로 하는 반연속적 입자 발생 및 측정장치

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