KR101030329B1 - 입자 측정 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유입되는 에어로졸로부터 사전 설정된 크기 이상의 입자를 계수하는 조대 입자 검출부; 상기 조대 입자 검출부의 하류에 배치되고, 상기 조대 입자 검출부를 통과한 입자가 관류하고 입력되는 전원 신호에 따라 입자 분류를 이루는 입자 분리 장치 및 상기 입자 분리 장치에 의하여 분류된 입자를 계수하기 위한 응축 입자 계수기를 구비하는 미세 입자 검출부; 상기 조대 입자 검출부 및 상기 미세 입자 검출부의 입자 유동을 이루는 유동 구동부; 상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부와 전기적 소통을 이루는 제어부;를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.

Description

입자 측정 유니트{PARTICLE COUNTING DEVICE WITH WIDE RANGE SIZE}

본 발명은 입자 측정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 청정 구역 내에서의 입자들에 대해 보다 넓은 크기 범위로 일괄적 계측하여 보다 정확한 입자 크기, 분포 및 농도 등에 대한 데이터 제공을 가능하게 하는 구조의 입자 측정 장치에 관한 것이다.

입자(particle)는 작은 크기의 물질로서, 분자들보다는 다소 큰 크기를 갖고 고체, 액체, 기체, 플라즈마와 함께 물질의 5상 중의 하나를 이룬다. 통상적으로 입자는 에어로졸을 구성하는 기체 매체에 고체 또는 액체의 부유 물질로 구현된다.

이러한 입자는 소각로 배출 물질, 황사, 스모그 등의 대기 오염과 밀접한 관련을 갖는데, 이는 인간의 건강과 직결되는 문제로서, 이러한 입자에 의한 대기 오염에 대처하기 위하여 입자에 대한 보다 정확한 물리, 화학, 전기적 분석이 요구되고 있다.

뿐만 아니라, 산업 생산 설비에서도 입자는 생산성에 상당한 영향을 미치는데, 예를 들어, 반도체 산업에 있어 반도체 기술의 발달로 대용량화를 위한 반도체 회로 선폭은 미세화되고 있다. 이러한 미세화된 선폭으로 인하여, 입자는 직경(등 가 직경)이 10nm 정도의 크기 범위에 대하여도 측정이 필수적으로 요구되고 있다. 하지만, 종래의 광학 입자 계수기는 빛의 산란으로 인하여 등가 직경이 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대하여는 측정이 곤란하였다. 이에 종래 기술에 따르면, 입자 분리 장치와 입자 계수 장치를 통하여 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대한 크기 및 개수 등을 측정할 수 있었다.

특히, 반도체 공정 중 반도체 웨이퍼를 사용하여 집적 회로를 제조할 때 잔류 물질 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 공정이 수행되는데, 세정 공정에서 사용되는 화학 약품 등에 의하여 세정 공정 시 가스가 발생되는데, 이러한 가스는 통상적으로 유독성을 갖는바 이를 처리하기 위한 후속 처리 공정이 스크러버(scrubber)에서 수행된다. 통상적으로 버닝 영역과 습식 영역을 갖는 번-웨트(burn-wet) 타입의 스크러버가 많이 사용되는데, 버닝 영역에서 폐가스는 열분해된 후 습식영역으로 유입되어 희석된다. 이러한 번-웨트 타입 스크러버를 관통한 유출 가스에는 수많은 입자가 분포하는데, 스크러버로부터 배출되는 가스에 포함된 입자(particle, 부유 입자)의 크기, 분포 및 개수를 정확하게 측정함으로써 번-웨트 타입 스크러버 공정의 효율성을 측정하고 운전 상태를 감지하여 번-웨트 타입 스크러버 공정의 폐색을 방지하여 전체적인 반도체 공정 효율을 증대시킬 수 있다.

하지만, 종래 기술에 따른 입자 측정 장치에 의하면, 나노 크기의 입자부터 수 내지 수십 마이크로 미터 크기의 입자를 측정함에 있어 복잡한 측정 과정을 거쳐야 한다는 문제점이 수반된다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폭 넓은 크기 범위의 입자에 대한 크기, 개수 등의 측정을 가능하게 하는 입자 측정 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유입되는 에어로졸로부터 사전 설정된 크기 이상의 입자를 계수하는 조대 입자 검출부; 상기 조대 입자 검출부의 하류에 배치되고, 상기 조대 입자 검출부를 통과한 입자가 관류하고 입력되는 전원 신호에 따라 입자 분류를 이루는 입자 분리 장치 및 상기 입자 분리 장치에 의하여 분류된 입자를 계수하기 위한 응축 입자 계수기를 구비하는 미세 입자 검출부; 상기 조대 입자 검출부 및 상기 미세 입자 검출부의 입자 유동을 이루는 유동 구동부; 상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부와 전기적 소통을 이루는 제어부;를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 입자 분리 장치는: 상기 조대 입자 검출부의 하류에 배치되는 입자를 중화시키기 위한 이오나이저와, 상기 이오나이저의 하류에 배치되고 유입되는 입자가 관류 가능한 내부 관로와 상기 내부 관로 내부에 이격 배치되는 중심 전극을 구비하는 입자 분리기와, 상기 내부 관로 및 상기 중심 전극에 전원을 공급하기 위한 입자 분리기 전원부를 구비하는 입자 분리 장치를 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 응축 입자 계수기는: 상기 입자 분리 장치의 하류에 배치되는 포화기와, 상기 포화기의 하류에 배치되는 응축기와, 그리고 상기 응축기를 관류한 입자를 계수하기 위한 미세 입자 계수기를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부는 유동 라인부에 의하여 유체 소통을 이루되, 상기 유동 라인부는: 일단은 상기 조대 입자 검출부에, 타단은 상기 유동 구동부에 연결되어 상기 조대 입자 검출부와 상기 유동 구동부를 유체 소통시키는 제 1 유동 라인과, 일단은 상기 미세 입자 검출부에 연결되고 타단은 상기 제 1 유동 라인과 연결되는 제 2 유동 라인을 구비하되, 상기 제 1 유동 라인과 상기 제 2 유동 라인은 직교 배치될 수도 있다.

또한, 상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부는 유동 라인부에 의하여 유체 소통을 이루고, 상기 유동 구동부는 단수 개의 진공 펌프를 구비할 수도 있고, 상기 제어부와 전기적 소통을 이루며, 상기 조대 입자 검출부 및 상기 미세 입자 검출부에서 측정된 결과를 출력하기 위한 디스플레이부를 더 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부, 및 상기 제어부가 배치되는 하우징부가 구비되되, 상기 제어부는 제 1 제어부 및 제 2 제어부를 구비하고, 상기 하우징부는: 상기 조대 입자 검출부 및 상기 제 1 제어부가 구비되는 제 1 하우징부와, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 제 2 제어부가 구비되고 상기 제 1 하우징부와 유체 소통 및 전기적 소통 가능한 제 2 하우징부를 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 조대 입자 검출부는 복수 개의 채널을 구비하는 다채널 광학 입자 계수기를 포함할 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 간단하고 신속하게 폭 넓은 크기 범위의 입자에 대한 측정을 가능하게 함과 동시에, 조대 입자 검출부를 거친 에어로졸의 미세 입자 검출부로의 유입을 통해 보다 정확한 입자 크기, 개수 등의 측정을 가능하게 한다.

둘째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 조대 입자 검출부와 미세 입자 검출부를 단일의 진공 펌프를 통한 유동의 구동력을 제공함으로써 보다 컴팩트하고 안정적인 유동 라인 구조를 취할 수도 있다.

셋째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 조립 분리 가능한 구조를 취함으로써 개별적인 검측을 가능하게 함과 동시에, 조립을 통하여 광범위한 크기의 입자에 대한 일괄 측정을 가능하게 하는 구조를 취할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 2에는 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 부분 구성도가 도시되 고, 도 3에는 도 2의 노드 A, AB 영역에 대한 개략적인 부분 확대 상태도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 븝록 선도가 도시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)는 조대 입자 검출부(200)와, 미세 입자 검출부(300)와, 유동 구동부(500)와 제어부(20)를 구비하는데, 이들은 각각 유체 소통 내지 전기적 소통을 이루도록 연결된다.

본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)는 하우징부(100)를 구비한다. 하우징부(100)는 하우징 상단 커버(110)와 하우징 전면 커버(120) 및 하우징 바디(130)를 구비하는데, 하우징 상단 커버(110)와 하우징 전면 커버(120)는 하우징 바디(130)의 상단과 전면에 각각 배치된다. 하우징 상단 커버(110), 하우징 전면 커버(120) 및 하우징 바디(130)는 함께 내부 공간을 형성하는데, 이들에 의하여 형성된 내부 공간에는 조대 입자 검출부(200), 미세 입자 검출부(300) 및 유동 구동부(500) 등이 안정적으로 위치 고정되어 배치된다. 하우징 전면 커버(120)에는 하기되는 디스플레이부(40)의 안정적인 수용을 위한 전면 커버 디스플레이 수용부(121)가 구비되고, 하단에는 입자 측정 유니트(10)의 작동 선택을 위한 입력 버튼부(50)가 배치된다. 이들은 하기되는 제어부(20)와 전기적 소통을 이룬다. 하우징 바디(130)의 측면에는 사용자에 의하여 운반 내지 이송을 용이하게 하기 위한 하우징 손잡이(131)가 배치될 수 있다.

조대 입자 검출부(200)는 조대 입자 임팩터(210)와 조대 입자 계수기(220)를 포함하는데, 조대 입자 임팩터(210)는 에어로졸을 포집한다. 상기한 하우징 상단 커버(110)에는 유입부(101)가 구비되는데, 유입부(101)는 조대 입자 임팩터(210) 측과 유체 소통을 이룬다. 조대 입자 임팩터(210)는 내부에 충돌 기판(미도시) 등의 구성요소를 구비하는데, 조대 입자 임팩터(210)는 대상 공간에서의 에어로졸, 예를 들어 반도체 공정 가스처리용 번-웨트 스크러버(burn-wet scrubber)에서 발생되는 입자를 포함하는 에어로졸을 포집하고, 에어로졸을 포함하는 공기를 충돌 기판에 충돌시켜 특정 크기 이상 입자, 즉 반도체 공정에 영향을 미칠 수 있는 크기 이상의 입자를 분리 포집한다.

조대 입자 임팩터(210)를 통과한 에어로졸은 조대 입자 계수기(220)로 유입된다. 본 발명에 따른 조대 입자 검출부(200)의 조대 입자 계수기(220)는 광학 입자 계수기로 구현되는데, 도 5 및 도 6 및 도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 조대 입자 검출부(200)의 개략적인 사시도 및 분해 사시도 및 단면도가 도시된다. 조대 입자 검출부(200)는 조대 입자 검출 바디(230), 레이저 광학부(240,250) 및 광학 검출부(260,270)를 포함한다. 조대 입자 검출 바디(230)의 Y축 방향으로의 에어로졸 유동 관로(231,233)가 배치되는데, 에어로졸 유동 관로(231,233)는 에어로졸 유입 관로(233)와 에어로졸 유출 관로(231)를 포함한다.

조대 입자 검출 바디(230)의 X축 방향에는 레이저 광학부(240,250)가 배치되는데, 레이저 광학부(240,250)는 레이저 빔 생성부(240)와 레이저 빔 트랩부(250)를 포함한다. 레이저 빔 생성부(240)는 레이저 다이오드(243)를 포함하는데, 레이저 다이오드(243)는 레이저 빔 생성부 바디(244)와 레이저 빔 생성부 커버(241)에 의하여 형성되는 공간에 고정 장착된다. 레이저 다이오드(243)와 레이저 빔 생성부 커버(241)의 사이에는 레이저 다이오드(243)의 안정적인 장착을 위한 레이저 다 이오드 캡(242)이 더 구비되고, 레이저 다이오드(243)의 조대 입자 검출 바디(230) 측을 향한 단부에는 레이저 다이오드 핀 홀(245)이 레이저 빔 생성부 바디(244)에 고정 장착되어 레이저 다이오드(243)를 안정적으로 지지하고 레이저 다이오드(243)로부터 생성되는 빛과 입자의 교차 영역을 적절하게 조절할 수 있다.

레이저 빔 생성부 바디(244)의 일단은 조대 입자 검출 바디(230)의 내측에 삽입 수용 배치되는데, 조대 입자 검출 바디(230)의 내부에 수용되는 레이저 빔 생성부 바디(244) 측에는 레이저 빔 생성부 바디(244)의 단부와 마주하도록 레이저 렌즈 핀 홀 바디(249)가 배치된다. 레이저 빔 생성부 바디(244)와 레이저 렌즈 핀 홀 바디(249)가 형성하는 내부 공간에는 레이저 다이오드 렌즈부(246,247,248)이 배치되는데, 레이저 다이오드 렌즈부(246,247,248)는 복수 개의 레이저 다이오드 렌즈 스페이서(246,247)와 레이저 다이오드 렌즈 케이스(248)를 포함한다. 레이저 다이오드 렌즈 케이스(248)의 내부에 레이저 다이오드 렌즈 스페이서(246,247)이 배치되는데, 이들 사이에는 레이저 다이오드 렌즈(미도시)가 배치된다.

레이저 빔 트랩부(250)는 조대 입자 검출 바디(230)에서 에어로졸이 관류하는 영역을 사이에 두고 레이저 빔 생성부(240)와 마주하도록 X축 상에 배치된다. 레이저 빔 트랩부(250)는 레이저 빔 트랩 제 1 바디(251)와 레이저 빔 트랩 제 2 바디(255)를 포함하고 레이저 빔 트랩 제 1 바디(251) 및 레이저 빔 트랩 제 2 바디(255)의 사이에 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더(253)이 배치된다. 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더(253)의 내부에는 레이저 빔 트랩 광섬유(252)가 배치되는데, 이는 레이저 빔 트랩 제 1 바디(251)를 거쳐 유입된 빛을 모아 레이저 빔 트랩 제 2 바 디(255) 측으로 전달하는 것을 가능하게 한다. 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더(253)와 레이저 빔 트랩 제 2 바디(255)의 사이 공간에는 레이저 빔 트랩 렌즈(254)가 배치되는데, 레이저 빔 트랩 렌즈(254)는 오목 렌즈로 구현된다. 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더(254)를 통하여 전달된 빛은 레이저 빔 트랩 렌즈(254)를 거쳐 레이저 빔 트랩 제 2 바디(255) 측으로 전달되는데, 레이저 빔 트랩 제 2 바디(255)의 내측에는 레이저 빔 트랩 원추부(256)가 구비됨으로써 유입된 빛이 유출되는 것을 방지한다.

조대 입자 검출 바디(230)의 Z축 방향에는 광학 검출부(260,270)가 배치되는데, 광학 검출부(260,270)는 광학 검출 포토 다이오드 부(260)와 광학 검출 반사부(270)를 포함하는데, 광학 검출 포토 다이오드 부(260)와 광학 검출 반사부(270)는 조대 입자 검출 바디(230)를 사이에 두고 Z축 상에 대향하여 배치되고 광학 검출 반사부(270)는 입자와의 충돌로 산란된 빛을 효과적으로 광학 검출 포토 다이오드 부로 향할 수 있도록 한다. 광학 검출 포토 다이오드 부(260)는 광학 검출 포토 다이오드(263)를 구비하는데, 광학 검출 포토 다이오드(263)는 광학 검출 포토 다이오드 제 1 바디(267)와 광학 검출 포토 다이오드 제 2 바디(261)에 의하여 형성되는 공간에 배치되는데, 광학 검출 포토 다이오드(263)는 광학 검출 포토 다이오드 캡(262)을 통하여 터미널의 손상없이 내부 공간에 안정적으로 장착될 수 있다. 광학 검출 포토 다이오드(263)의 수광측에는 광학 검출 포토 다이오드 렌즈(265)가 배치되는데, 광학 검출 포토 다이오드(263)와 광학 검출 포토 다이오드 렌즈(265) 사이에는 광학 검출 포토 다이오드 스페이서(264)가 배치되어 이들 간의 안정적인 장착 및 적절한 수광 경로를 이룰 수 있도록 한다.

이와 같은 조대 입자 검출부(200)를 통하여 에어로졸 내의 사전 설정된 크기 이상의 조대 입자의 계수 작동이 이루어질 수 있는데, 광학 검출 포토 다이오드 부(260)를 통하여 얻어진 전기적 신호는 다채널화되어 사전 설정된 크기 범위에 대한 신호로 분류됨으로써, 소정의 크기 타입에 대한 입자 계수 결과를 얻을 수 있다. 이러한 전기적 신호는 제어부(20, 도 4 참조)에 전달되어 제어부(20)가 저장부(30)에 사전 설정되어 저장된 데이터와의 비교를 통하여 각각의 다채널화된 입자 크기에 대한 계수 결과를 출력할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일실시예에 따른 조대 입자 검출부(200)는 4채널 광학 입자 계수기로 구현되는데, 사전 설정된 입자 크기는 0.7㎛, 1㎛, 2㎛, 5㎛로서, 광학 검출 포토 다이오드(263)를 통하여 생성되는 전기적 신호를 통하여 소정의 설정된 입자의 개수 정보를 얻을 수 있다. 이러한 조대 입자 검출부(200)가 계수하는 입자의 크기는 빛의 산란으로 인한 정확한 계수 데이터 산출의 곤란함을 피하기 위하여, 약 300m 이상, 대체적으로 700nm 이상의 입자 크기에 대한 계수를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 조대 입자 검출부는 4채널 광학 입자 계수기로 구현되었는데, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일예로서 경우에 따라 8채널, 12채널 등의 보다 조대 입자 크기에 대하여 세분화된 다채널 광합 입자 계수기로 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

미세 입자 검출부(300)는 조대 입자 검출부(200)의 하류에 배치되고, 조대 입자 검출부(200)를 통과한 입자가 관류하는데, 미세 입자 검출부(300)는 입자 분리 장치(310)와 응축 입자 계수기(400)를 포함한다. 입자 분리 장치(310)는 입력 되는 전원 신호에 따라 입자를 분류하고, 응축 입자 계수기(400)는 입자 분리 장치(310)에 의하여 분류된 입자를 계수한다.

본 발명의 일실시예에 따른 입자 분리 장치(310)는 이오나이저(320)와, 입자 분리기(340)와 입자 분리기 전원부(350)를 포함한다. 이오나이저(320)는 조대 입자 검출부(200)의 하류에 배치되고 유입되는 에어로졸 중 입자를 중화시키는데, 경우에 따라 이오나이저(320)의 상류에는 층류 유량 측정기(330)가 구비되어 이오나이저(320)로 유입되는 에어로졸의 유량을 감지할 수 있다. 층류 유량 측정기(330)는 제어부(20, 도 4 참조)와 전기적 소통을 이루어 측정되는 에어로졸의 유량을 감지한다. 도 8에는 이오나이저(320)의 개략적인 분해 사시도가, 도 9에는 개략적인 단면도가. 그리고 도 10에는 이오나이저(320)의 개략적인 부분 단면도가 도시된다. 이오나이저(320)는 조대 입자 검출부(200)를 거친 에어로졸의 유로를 형성하는 이오나이저 하우징(323)을 구비하는데, 이오나이저 하우징(323)의 이오나이저 하우징 챔버(323a)가 형성되고 이오나이저 하우징 챔버(323a)의 양측에 에어로졸의 유입 유출을 위한 챔버 유입부(324)와 챔버 유출부(325)가 배치된다. 챔버 유입부(324)는 조대 입자 검출부(200) 측과 유체 소통을 이루고 챔버 유출부(324)는 입자 분리기(340) 측과 유체 소통을 이룬다. 이오나이저 하우징(323)의 외면에는 포토 이오나이저 관통구(326)가 구비되는데, 이를 통하여 이오나이저 하우징(323)의 외면에 배치되는 포토 이오나이저(321)로부터 소프트 X-레이가 이오나이저 하우징 챔버(323a)로 전달된다. 포토 이오나이저(321)의 하단으로 이오나이저 하우징 챔버(323)를 향한 단부 측에는 포토 이오나이저 헤드(329)가 배치되는데, 포토 이오 나이저 헤드(329)와 이오나이저 하우징 챔버(323a) 사이로 포토 이오나이저 관통구(326)에는 이오나이저 윈도우(327)가 배치되는데, 이오나이저 윈도우(327)는 슬라이스 유리(slice glass) 또는 슬라이스 운모(slice mica)로 구비하는데, 외부 충격에 의한 파손을 방지하고 소프트 엑스레이의 적절한 투과성을 보장하기 위하여 과도하게 얇거나 과도하게 두껍지 않고 적절한 두께로 설정되는 것이 바람직하다.

이오나이저 윈도우(327)는 이오나이저 윈도우 서포트 링(328)을 통하여 이오나이저 하우징 챔버(323a) 내 기밀을 유지하도록 포토 이오나이저 관통구(326)에 안정적으로 배치된다. 따라서, 챔버 유입부(324) 측을 통하여 이오나이저 하우징 챔버(323)로 유입되는 입자를 포함하는 에어로졸(G)은 이오나이저 윈도우(327)를 통하여 포토 이오나이저 헤드(329)로부터 출사되는 소프트 X-레이에 의하여 맥스웰-볼츠만 분포를 갖도록 중화되어 이오나이저(320) 하류에 배치되는 입자 분리기(340) 및 응축 입자 계수기(400) 등에서 입자의 크기, 농도 등에 대한 보다 정확한 데이터가 도출될 수 있다.

입자 분리기(340)는 입자 분리기 바디(341)를 구비하는데, 입자 분리기 바디(341)의 상단에는 청정 공기가 유입되는 입자 분리기 공기 유입구(347)가 구비되고, 입자 분리기 바디(341)의 측부에는 이오나이저(320)를 거쳐 중화된 입자를 구비하는 에어로졸이 유입되는 입자 분리기 에어로졸 유입구(345)가 구비되는데, 유입되는 청정 공기에 의하여 에어로졸이 보다 원활하게 입자 분리기(340)의 내부에서 유동할 수 있다. 입자 분리기 바디(341)의 내부에는 입자 분리기 공기 유입구(347) 및 입자 분리기 에어로졸 유입구(345)와 소통되는 입자 분리기 바디 내부 공간을 구획하는 입자 분리기 바디 내측부(342)가 구비된다. 입자 분리기 바디 내부 공간의 중앙에는 길이 방향을 따라 연장 형성되는 입자 분리기 전극(343)이 구비되는데, 다른 전극은 입자 분리기 바디 내측부(342)로 구성된다. 입자 분리기 전극(343)의 외주면은 대응 전극으로서의 입자 분리기 바디 내측부(342)에 소정의 간격으로 이격되어 배치된다. 입자 분리기 전극(343)과 입자 분리기 바디 내측부(342)는 입자 분리기 전원부(350)와 전기적 소통을 이루는데, 입자 분리기 전원부(350)는 하기되는 제어부(20, 도 4 참조)에 의하여 제어됨으로써 입자 분리기(340)에서 소정의 크기에 맞는 입자를 분류할 수 있다. 즉, 제어부(20)로부터의 신호에 따라 작동하는 입자 분리기 전원부(350)에 의하여 입자 분리기 전극(343)과 입자 분리기 바디 내측부(342)에 인가되는 전기적 신호, 예를 들어 전압의 세기를 조정함으로써 입자의 크기에 따른 관성력과 전기 이동도를 이용하여 입자의 크기별 분리가 가능하다. 또한, 시스 유동(sheath flow)은 입자 분리기 바디(341)의 내측에 형성된 입자 분리기 시스 유출구(미도시)를 통하여 도면 부호 L3로 지시되는 유동 라인(L3)을 따라 유동한다. 시스 유동은 도면 부호 900b로 지시되는 필터(900b)를 통하여 이에 포함된 입자는 배제되고 청정 공기가 입자 분리기 송풍기(360)로 전달되고 입자 분리기 송풍기(360)를 통하여 입자 분리기 송풍기(360)로부터 토출된다. 토출된 청정 공기는 입자 분리기 송풍기(360)를 관류하는 과정상에서 얻어진 열로 인한 온도 상승을 방출시키기 위하여 입자 분리기 송풍 냉각부(370)와의 열전달을 통하여 소정의 냉각 작동이 이루어진다. 입자 분리기 송풍 냉각부(370)를 거쳐 냉각된 청정 공기는 입자 분리기(340)로 유입되는데, 입자 분 리기(340)로 유입되기 전에 도면 부호 900a와 도면 부호 900c로 지시되는 필터(900a,900c)를 거쳐 유동할 수 있다. 필터(900a,900c)의 사이에는 유량계(380)이 배치되어 입자 분리기(340)로 유입되는 시스 유동으로서의 청정 공기의 유량을 감지할 수 있고, 이러한 청정 공기의 유량은 제어부(20)로 전달되고, 제어부(20)에 의하여 소정의 적절한 청정 공기 유량 여부를 판단하여 입자 분리기 송풍기(360)를 출력을 조절함으로써 청정 공기 유량을 조절할 수 있다.

한편, 입자 분리기 전원부(350)에 의하여 조정되는 전기적 신호에 따라 분리된 입자를 포함하는 에어로졸은 입자 분리기 유출구(349)를 통하여 유출된다. 입자 분리기 유출구(349)를 통하여 유출되는 소정의 크기의 입자를 포함하는 에어로졸은 응축 입자 계수기(400)로 전달된다.

응축 입자 계수기(400)에는 도면 부호 L4로 지시되는 유동 라인을 따라 입자 분리 장치(310)의 입자 분리기(340)를 거친 에어로졸이 유입되는데, 응축 입자 계수기(400)는 포화기(410)와, 응축기(420)와, 미세 입자 계수기(430)를 포함한다. 포화기(410)에는 유동 라인부(600)의 유동 라인(L4)를 통하여 입자 분리 장치(310)에 의하여 분리되어 샘플링된 입자를 포함하는 에어로졸이 유입되는데, 유동 라인(L4)은 샘플링된 에어로졸이 포화기(410)의 포화기 바디(413)를 관류할 수 있도록 포화기 유동 라인(411)과 유체 소통을 이룬다. 포화기 유동 라인(411)은 포화기 바디(413)의 내부에 배치되는 작동 유체 수용부(417)과 소통을 이루는데, 작동 유체 수용부(417)에는 작동 유체 공급 라인(414)을 통하여 알코올, 물 등과 같이 포화 증기를 생성하기 위한 작동 유체가 공급된다. 작동 유체 공급 라인(414)을 통하여 공급되는 작동 유체의 과도한 유입으로 샘플링된 에어로졸의 유동 공간이 감소하는 것을 방지하기 위하여, 작동 유체 수용부(417)는 작동 유체 드레인 라인(416)과 작동 유체 드레인부(415)를 통하여 포화기 외부로 배출될 수 있다. 포화기 유동 라인(411)의 외측에는 가열부(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 예를 들어 작동 유체가 알코올인 경우 포화기 유동 라인(411) 내 온도를 35℃로, 그리고 작동 유체가 물인 경우 포화기 유동 라인(411) 내 온도를 37℃로 유지시키는 열원으로 작동한다. 포화기를 거친 샘플링된 에어로졸은 응축기(420)로 전달된다. 응축기(420)의 응축기 바디(423)를 관통하는 응축기 유동 라인(421)은 포화기의 포화기 유동 라인(411)과 유체 소통을 이룬다. 응축기 유동 라인(421)의 외측에는 전자 냉각부(425)가 구비되는데, 전자 냉각부(425)는 제어부(20, 도 4 참조)의 제어 신호에 따라 작동함으로서 효율적 냉각 상태를 유지한다. 전자 냉각부(425)의 효율을 증대시키기 위하여 전자 냉각부(425)의 외측에는 냉각핀(427)과 냉각팬(429)이 더 구비될 수 있다. 전자 냉각부(425)와의 열교환을 통하여, 포화된 작동 유체의 수증기에 의하여 둘러싸인 샘플링된 에어로졸 내 입자를 핵으로 응축이 발생하여 물방울이 형성된다. 본 실시예에서는 전자 냉각 장치 구조의 포화기/응축기 구조에 대하여 설명하였으나, 입자 분리 장치에 의하여 샘플링된 에어로졸을 효과적으로 포화 및 응축시킬 수 있는 범위에서 작동 유체의 포화 수증기가 들어 있는 고온의 공기와, 저온 상태의 샘플링된 에어로졸을 혼합하여 과포화된 수증기를 형성하여 응축시키는 혼합방식으로 구성될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

포화기 및 응축기를 통하여 응축된 입자는 미세 입자 계수기(430)로 유입된다. 본 실시예에서 미세 입자 계수기(430)는 광학 입자 계수기(OPC)로 구현되는데, 응축된 입자는 크기가 대략 10 내지 12㎛로 커져 광학 입자 계수기 타입의 미세 입자 계수기(430)에 의하여 입자 개수의 계수를 가능하게 한다. 미세 입자 계수기(430)는 미세 입자 계수기 유입부(431)가 응축기(420)와 유체 소통을 이루어 응축된 입자를 포함하는 에어로졸이 유입된다. 미세 입자 계수기 유입부(431)는 미세 입자 계수기 노즐(433)과 연결되는데, 미세 입자 계수기 노즐(433)을 통하여 미세 입자 계수기(430)로 유입된 응축 입자를 포함하는 에어로졸이 미세 입자 계수기(430)를 관류하도록 한다. 미세 입자 계수기(430)의 다른 일측에는 미세 입자 계수기 유출부(433)가 구비되는데, 미세 입자 계수기 유입부(431)를 통하여 미세 입자 계수기(430)를 관류하는 에어로졸은 미세 입자 계수기 유입부(431)를 통하여 배출된다. 응축된 입자를 포함하는 에어로졸이 미세 입자 계수기(430)를 관류하는 과정에서, 에어로졸의 유동 축과 수직하도록 미세 입자 계수기 레이저 생성부(437)와 미세 입자 계수기 레이저 검출부(435)가 서로 마주하도록 배향되어 배치되는데, 미세 입자 계수기 노즐(433)을 통하여 고속으로 유동하는 에어로졸 내 응축된 입자에 의하여 미세 입자 계수기 레이저 검출부(435)로부터 조사된 빛은 입자와의 충돌로 인하여 빛의 산란이 발생하고, 미세 입자 계수기 레이저 검출부(435)는 산란된 빛을 통하여 이를 전기적 신호로 변환하여 이를 분석함으로써 입자의 개수 등을 측정할 수 있다.

미세 입자 계수기 유출부(433)는 유동 라인부(600)의 유동 라인(L5)의 일단 과 연결되고, 유동 라인(L5)의 타단은 유동 구동부(500)와 연결되는데, 경우에 따라 유동 라인(L5) 상에는 유동 라인(L5) 상의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(710b)가 배치되고, 압력 센서(710b)의 하류에 필터(900d)가 더 구비될 수도 있다.

유동 구동부(500)는 조대 입자 검출부(200) 및 미세 입자 검출부(300)와 유동 라인부(600)를 통하여 유체 소통을 이룬다. 즉, 유동 구동부(500)는 조대 입자 검출부(200) 및 미세 입자 검출부(300)의 유체 유동을 위한 구동력을 제공하는데, 본 실시예에서 유동 구동부(500)는 진공 펌프(vacuum pump)로 구현된다. 본 실시예에 따른 유동 구동부(500)는 단수 개의 진공 펌프로 구현되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 유동 라인부(600)는 각각의 구성요소들과 연결되어 상호 간의 유체 소통을 이루는데, 유동 라인부(600)는 도면 부호 L1으로 지시되는 제 1 유동 라인(L1)과 도면 부호 L5로 지시되는 제 5 유동 라인(L5)을 포함한다. 제 1 유동 라인(L1)과 제 5 유동 라인(L5)의 각각의 단부는 플랜지 등을 통하여 단수 개의 진공 펌프로 구현되는 유동 구동부(500)의 흡입구 측과 연결된다. 또한, 유동 구동부(500)는 제 1 유동 라인(L1) 및 제 5 유동 라인(L5)과 연결과 동시에 시스 라인(L6)과도 연결되는데, 시스 라인(L6)을 통하여 시스 유동(sheath flow)가 유동 구동부(500)로 유입될 수 있다. 시스 라인(L6) 상에는 압력 센서(710c)가 배치되고 압력 센서(710c)의 하류로 유동 구동부(500) 측에는 필터(900e)가 더 구비되어 유동 구동부(500)로의 이물질 유입을 방지할 수 있다. 단수 개의 진공 펌프로 구현되는 유동 구동부(500)는 제어부(20, 도 4 참조)와 연결되는데, 제어부(20)의 제 어 신호에 따라 유동 구동부(500)가 가동된다. 유동 구동부(500)가 가동하는 경우, 유동 구동부(500)의 흡입구와 연결된 제 1 유동 라인(L1)과 제 5 유동 라인(L5)에는 진공 펌프로 구현되는 단수 개의 유동 구동부(500)에 부압이 형성되고 형성된 부압에 의하여 제 1 유동 라인(L1) 및 제 5 유동 라인(L5)을 따라 흡입력이 발생함으로써 조대 입자 검출부(200) 및 미세 입자 검출부(300)에서 입자를 포함하는 에어로졸의 유동을 발생시킨다. 이때, 조대 입자 검출부(200) 및 미세 입자 검출부(300)에서의 에어로졸 유량 조절은 제어부(20)가 유량 구동부(500)의 출력을 제어함으로써 이루어질 수도 있고, 이와 동시에 또는 선택적으로 유량 제어 밸브부(800)의 제어를 통하여 이루어질 수도 있다. 즉, 유량 제어 밸브부(800)는 조대 입자 검출부 유량 제어 밸브(810a)와 미세 입자 검출부 유량 제어 밸브(810b)를 포함하는데, 조대 입자 검출부 유량 제어 밸브(810a)는 제 1 유동 라인(L1) 상에 배치되고 미세 입자 검출부 유량 제어 밸브(810b)는 제 5 유동 라인(L5) 상에 배치된다. 따라서, 제어부(20)의 제어 신호에 따른 조대 입자 검출부 유량 제어 밸브(810a) 및 미세 입자 검출부 유량 제어 밸브(810b)의 조절을 통하여 단일의 진공 펌프를 통하여 각각의 검출부로의 적절한 유량 제어가 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 유량 제어 밸브부(800)는 시스 유동 제어 밸브(800c)를 더 구비하여 제어부(20)를 통한 시스 유동 제어 밸브(800c)의 조정을 통하여 시스 유동을 조절함으로써 진공 펌프의 과부하 방지 및 작동 효율 조절을 보다 용이하게 수행할 수도 있다.

한편, 본 발명의 입자 측정 유니트를 관류하는 에어로졸은 조대 입자 검출부 를 통과한 후 미세 입자 검출부로 전달되는 구조를 취할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 조대 입자 검출부 및 미세 입자 검출부는 유동 라인부를 통하여 유동 구동부와 연결되는데, 유동 라인부(600)는 제 1 유동 라인(L1)과 제 2 유동 라인(L2)을 포함한다. 제 1 유동 라인(L1)은 일단이 조대 입자 검출부(200)에, 그리고 타단이 유동 구동부(500)에 연결되어 조대 입자 검출부(200)와 유동 구동부(500)를 유체 소통시킨다. 제 2 유동 라인(L2)은 일단이 미세 입가 검출부(300)에 여결되고 타단이 제 1 유동 라인(L1)과 연결되는데, 제 1 유동 라인(L1)과 제 2 유동 라인(L2)을 서로 직교하도록 배치된다. 도 3에는 도 2의 노드 A에 대한 개략적인 부분 확대 단면도가 도시되는데, 조대 입자 검출부(200)를 거친 에어로졸의 유량을 도면 부호 QAin, 조대 입자 검출부(200)로부터 나와 쳐 제 1 유동 라인(L1)을 따라 유동 구동부(500)로 전달되는 에어로졸의 유량을 도면 부호 QAout1, 제1 유동 라인(L1)으로부터 직교 분기되는 제 2 유동 라인(L2)을 따른 에어로졸의 유량을 도면 부호 QAout2라고 명명할 때, QAin=QAout1+QAout2의 관계를 유지하고, QAout1과 QAout2의 유량바는 대략 10:1 내지 8:1의 범위를 갖는다. 예를 들어 본 실시예에서 QAin은 2.8 lpm, QAout1은 2.5 lpm, QAout2는 0.3 lpm으로 QAout1과 QAout2의 유량비는 대략 8.3:1의 값을 갖는다. 이와 같은 범위의 에어로졸 유량비와 함께, 제 1 유동 라인(L1)과 제 2 유동 라인(L2)의 배치를 통해, 큰 크기를 갖는 입자들은 관성력에 의하여 큰 유량의 메인 스트림으로서의 QAout2를 따라 유동하도록 하고, 미세 입자 검출부를 통하여 계수하고자 하는 사전 설정된 크기의 작은 입자들은 확산에 의하여 작은 유량의 서브 스트림으로서의 QAout1을 따라 유동 하도록 함으로써 하류 측의 입자 분리 장치에 의한 보다 정확한 데이터 산출을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 조대 입자 검출부(200)를 거친 에어로졸 유동의 미세 입자 검출부(300)로의 유입 구조를 통하여, 서로 다른 에어로졸 유동을 통한 각각의 입자 계수에 의하여 얻어지는 데이터 신뢰성 하락을 방지할 수 있다.

제어부(20)는 도 5에 도시된 바와 같이, 조대 입자 검출부(200), 미세 입자 검출부(300), 감지부(700), 유동 구동부(500) 및 유동 제어 밸브부(800)와 전기적 소통을 이룬다. 감지부(700)는 상기한 압력 센서(710a,710b,710c)를 포함하는데, 상기한 바와 같이 감지부(700)에서 감지된 압력 신호는 제어부(20)로 전달된다. 또한, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트(10)는 제어부(20)와 전기적 소통을 이루는 저장부(30) 및 연산부(50)를 더 구비하는 구성을 취할 수 있는데, 저장부(30)에는 각각의 유동 라인(L2,L5,L6) 등에서의 적절한 압력에 대한 사전 설정된 데이터를 구비하고 연산부(50)는 저장부(30)에 저장된 데이터를 사용하여 제어부(20)의 신호에 따라 연산 과정을 수행함으로써 제어부(20)가 필요로 하는 소정의 연산 데이터를 산출할 수 있다. 제어부(20)는 저장부(30) 및 연산부(50)와의 전기적 소통을 통하여 감지부(700)에서 감지된 신호 및 연산 데이터를 사용하여 유동 라인 상에서의 적절한 압력 여부를 판단하고 이를 유동 구동부(500) 및 유동 제어 밸브부(800)로 제어 신호를 인가함으로써, 입자를 포함하는 에어로졸의 유동 상태를 적절하게 조정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트(10)는 작동 모드를 선택하기 위한 입력부로서의 입력 버튼부(60)와, 현재 작동 상태 및 측정된 입자의 크기 별 개수 및 농도 등을 사용자에게 출력하기 위한 출력부로서의 디스플레이부(40)를 더 구비할 수 있다. 하우징(100)에 배치되는 입력 버튼부(60)를 통하여 사용자에 의하여 소정의 작동 모드가 선택될 수 있다. 제어부(20)는 입력 버튼부(60)의 입력 신호에 따라 측정 시간, 측정 입자 크기 범위 등의 작동 모드 선택이 가능하다. 디스플레이부(40)는 하우징(100)의 하우징 전면 커버(120)에 형성된 전면 커버 디스프레이 수용부(121)에 배치되는데, 본 실시예에서 디스플레이부(40)는 일단이 하우징 전면 커버(120)에 회동 가능하게 배치됨으로써 사용자의 위치에 따라 디스플레이부(40)의 위치 변동을 가능하게 구성되어 사용자가 보다 용이하게 디스플레이부(40)를 통한 결과 인지할 수도 있다.

또 한편, 본 발명의 입자 측정 유니트는 다른 변형된 형태를 취할 수도 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 예로서의 입자 측정 유니트(10-1)는 하우징부(100-1,100-2)를 구비하되, 하우징부(100-1,100-2)는 조대 입자 검출부와 미세 입자 검출부를 개별적으로 구비하는 두 개의 분리 가능한 바디 구조를 취할 수 있다. 하우징부(100-1,100-2)는 제 1 하우징부(100-1)와 제 2 하우징부(100-2)를 포함하는데, 제 1 하우징부(100-1)는 제 1 하우징 상단 커버(110-1)와 제 1 하우징 전면 커버(120-1) 및 제 1 하우징 바디(130-1)를 포함하고, 제 2 하우징부(100-2)는 제 2 하우징 상단 커버(110-2)와 제 2 하우징 배면 커버(120-2) 및 제 2 하우징 바디(130-2)를 포함한다. 제 2 하우징 상단 커버(110-2)에는 바디 홀더 수용부(135)가 구비되고, 바디 홀더 수용부(135)에는 바디 홀더(133)가 회동 가능하게 배치되어, 제 1 하우징과 제 2 하우징의 개별 분리시 개별 운반을 용이하게 하는 구성을 취할 수도 있다. 제 1 하우징 바디(130-1)의 배면과 제 2 하우징 배면 커버(120-2)에는 각각 하우징 바디 체결부(123) 및 하우징 바디 체결 대응부(125)가 배치된다. 하우징 바디 체결부(123) 및 하우징 바디 체결 대응부(125)는 서로 맞물리어 체결되는 구조를 취하는데, 도면에서 명확하게 도시되지는 않았으나 하우징 바디 체결부(123)의 단부는 쐐기 타입으로 구성되어 양자의 맞물림이 원치 않게 분리 이탈되는 것을 방지할 수도 있고, 하우징 바디 체결부(123)와 하우징 바디 체결 대응부(125)의 맞물림 체결은 서로 안정적인 장착을 위한 가이드 역할을 수행할 수도 있다. 또한, 제 1 하우징 바디(130-1)와 제 2 하우징 바디(130-2)의 안정적인 체결 상태 유지를 위하여 도면에는 도시되지 않았으나 별도의 체결 수단이 더 구비될 수도 있다.

제 1 하우징 바디(130-1)에 의하여 형성되는 내부 공간에는 조대 입자 검출부가 구비되고, 제 2 하우징 바디(130-2)에 의하여 형성되는 내부 공간에는 미세 입자 검출부가 구비될 수도 있다. 제 1 하우징 상단 커버(110-1)와 제 2 하우징 상단 커버(110-2)에는 각각 유입부(101-1,101-2)가 배치되는데, 제 1 하우징 바디(130-1)와 제 2 하우징 바디(130-2)가 서로 체결되는 경우, 유입부(101-1,101-2) 중 미세 입자 검출부를 구비하는 하우징 바디 측의 유입부는 제어부의 제어 신호에 따라 가동되는 유동 제어 밸브에 의하여 폐쇄됨으로써, 조대 입자 검출부를 거친 에어로졸의 미세 입자 검출부 유입을 가능하게 하는 구조를 취함으로써 보다 정확한 입자 크기의 개수 및 농도에 대한 측정을 가능하게 할 수 있다. 제 1 하우징 바디(130-1)의 배면과 제 2 하우징 배면 커버(120-2)에는 제 1 하우징 바디(130-1) 와 제 2 하우징 바디(130-2)가 체결되는 경우 서로 맞물리어 에어로졸 유동을 허용하는 유동 덕트 커넥터(127)가 구비된다. 여기서 제 1 하우징 바디(130-1)의 배면 측에는 도시되지 않았으나 제 2 하우징 배면 커버(120-2)에 형성된 유동 덕트 커넥터와 맞물림 체결 가능한 구조의 유동 덕트 커넥터가 대응되는 위치에 배치된다. 또한, 제 1 하우징 바디(130-1)의 배면과 제 2 하우징 배면 커버(120-2)에는 양자의 내부 구성요소 간의 전기적 소통을 위한 커넥터(129)가 더 구비될 수도 있다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 제어부, 저장부, 디스플레이부, 연산부 및 유동 구동부와 감지부는 각각 제 1 제어부(20-1)와 제 2 제어부(20-2), 제 1 저장부(30-1)와 제 2 저장부(30-2), 제 1 디스플레이부(40-1)와 제 2 디스플레이부(40-2), 제 1 연산부(50-1)와 제 2 연산부(50-2), 제 1 유동 구동부(500-1)와 제 2 유동 구동부(500-2), 제 1 감지부(700-1)와 제 2 감지부(700-2)를 구비할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 입력 버튼부도 개별적으로 구비되어 사용자에 의한 작동 모드 설정을 위한 전기적 신호를 각각의 제어부로 전달할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여 각각의 조대 입자 검출부 및 미세 입자 검출부는 개별적으로 독립하여 사용 가능한 구성을 취함으로써 작업 환경에 따라 요구되는 소정의 검측 작업을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 변형예에 따른 입자 측정 유니트는 제 1 하우징 바디(130-1)와 제 2 하우징 바디(130-2)를 체결시켜 조대 입자 크기 범위의 조대 입자 검출부와 미세 입자 크기 범위의 미세 입자 검출부를 통한 광범위 크기의 입자에 대한 검측을 가능하게 하는 일관 검측 작업을 수행할 수 있다. 한편, 제 1 하우징 바디(130-1)와 제 2 하우징 바디(130-2)가 서로 체결되는 경우, 제 1 제어 부(20-1) 및 제 2 제어부(20-2)는 커넥터(129)에 의하여 전기적 소통을 이루어 제 1 제어부(20-1)와 제 2 제어부(20-2)는 어느 하나가 주 제어부로, 그리고 다른 하나가 보조 제어부로 자동적으로 구성되어 제어 신호 흐름 체계를 구조화시키고 복수 개의 디스플레이 부 중 어느 하나만을 사용하여 결과를 화상 출력할 수도 있다. 이와 같은 분리 가능한 구조를 채택함으로써, 결합시 조대 입자 검출부와 미세 입자 검출부의 일괄 측정이 가능하고, 또한 분리시 개별적인 용도에 따라 단일의 측정 유니트로 사용할 수도 있다.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 하우징에 출력 터미널이 더 구비되고 제어부는 출력 터미널을 통하여 컴퓨터로 구현되는 외부 제어부와 소통을 이루는 구성을 취할 수도 있고, 외부 제어부는 경고 장치 등에 제어 신호를 인가하여 측정된 입자의 크기 및 개수 등에 대한 측정 결과가 사전 설정된 기준값을 넘는 경우 운전자에게 경고를 하도록 하는 구성을 취할 수도 있는 등, 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 부분 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 노드 A에 대한 개략적인 부분 평면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 블록 선도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조대 입자 검출부에 대한 개략적인 사시도이다.

도 6은 도 5의 조대 입자 검출부에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도 7은 도 5의 조대 입자 검출부에 대한 개략적인 부분 단면도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이오나이저에 대한 개략적인 사시도이다.

도 9는 도 8의 이오나이저에 대한 개략적인 부분 단면도이다.

도 10은 도 9의 일부에 대한 개략적인 부분 단면도이다.

도 11은 본 발명의 입자 측정 유니트의 다른 변형예에 대한 개략적인 사시도이다.

도 12는 도 11의 본 발명의 입자 측정 유니트의 다른 변형예에 대한 개략적인 블록선도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10...입자 측정 유니트 20...제어부

30...저장부 40...디스플레이부

50...연산부 60...입력 버튼부

100...하우징 200...조대 입자 검출부

210...조대 입자 임팩터 220...조대 입자 계수기

300...미세 입자 검출부 310...입자 분리 장치

320...이오나이저 330...층류 유량 측정기

340...입자 분리기 400...응축 입자 계수기

410...포화기 420...응축기

430...미세 입자 계수기 500...유동 구동부

Claims (9)

1. 유입되는 에어로졸로부터 사전 설정된 크기 이상의 입자를 계수하는 조대 입자 검출부;

   상기 조대 입자 검출부의 하류에 배치되고, 상기 조대 입자 검출부를 통과한 입자가 관류하고 입력되는 전원 신호에 따라 입자 분류를 이루는 입자 분리 장치 및 상기 입자 분리 장치에 의하여 분류된 입자를 계수하기 위한 응축 입자 계수기를 구비하는 미세 입자 검출부;

   상기 조대 입자 검출부 및 상기 미세 입자 검출부의 입자 유동을 이루는 유동 구동부;

   상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부와 전기적 소통을 이루는 제어부;를 구비하고,

   상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부 및 상기 유동 구동부는 유동 라인부에 의하여 유체 소통을 이루며,

   상기 유동 라인부는,

   일단은 상기 조대 입자 검출부에, 타단은 상기 유동 구동부에 연결되어 상기 조대 입자 검출부와 상기 유동 구동부를 유체 소통시키는 제 1 유동 라인과,

   일단은 상기 미세 입자 검출부에 연결되고 타단은 상기 제 1 유동 라인과 연결되는 제 2 유동 라인과,

   일단은 상기 미세 입자 검출부에 연결되고 타단은 상기 유동 구동부에 연결되는 제 5 유동 라인과,

   상기 제 1 유동 라인을 통한 에어로졸의 유량을 제어하기 위한 조대 입자 검출부 유량 제어 밸브와,

   상기 제 5 유동 라인을 통한 에어로졸의 유량을 제어하기 위한 미세 입자 검출부 유량 제어 밸브를 구비하되,

   상기 제 1 유동 라인과 상기 제 2 유동 라인은 직교 배치되고,

   상기 유동 구동부는 단수 개의 진공 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 입자 분리 장치는:

   상기 조대 입자 검출부의 하류에 배치되는 입자를 중화시키기 위한 이오나이저와,

   상기 이오나이저의 하류에 배치되고 유입되는 입자가 관류 가능한 내부 관로와 상기 내부 관로 내부에 이격 배치되는 중심 전극을 구비하는 입자 분리기와,

   상기 내부 관로 및 상기 중심 전극에 전원을 공급하기 위한 입자 분리기 전 원부를 구비하는 입자 분리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 응축 입자 계수기는:

   상기 입자 분리 장치의 하류에 배치되는 포화기와,

   상기 포화기의 하류에 배치되는 응축기와, 그리고

   상기 응축기를 관류한 입자를 계수하기 위한 미세 입자 계수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부와 전기적 소통을 이루며, 상기 조대 입자 검출부 및 상기 미세 입자 검출부에서 측정된 결과를 출력하기 위한 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 조대 입자 검출부, 상기 미세 입자 검출부, 및 상기 제어부가 배치되는 하우징부가 구비되되,

   상기 제어부는 제 1 제어부 및 제 2 제어부를 구비하고,

   상기 하우징부는:

   상기 조대 입자 검출부 및 상기 제 1 제어부가 구비되는 제 1 하우징부와,

   상기 미세 입자 검출부 및 상기 제 2 제어부가 구비되고 상기 제 1 하우징부와 유체 소통 및 전기적 소통 가능한 제 2 하우징부를 구비하는 것을 특징으로 하 는 입자 측정 유니트.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 조대 입자 검출부는 복수 개의 채널을 구비하는 다채널 광학 입자 계수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 조대 입자 검출부는 유입되는 에어로졸로부터 입자를 분리 포집하는 조대 입자 임팩터 및 상기 조대 입자 임팩터를 통과한 에어로졸이 유입되는 조대 입자 계수기를 포함하고,

   상기 조대 입자 계수기는, 조대 입자 검출 바디, 상기 조대 입자 검출 바디의 Y축 방향으로 서로 대향하게 배치되는 에어로졸 유입 관로 및 에어로졸 유출 관로, 상기 조대 입자 검출 바디의 X축 방향으로 서로 대향하게 배치되는 레이저 빔 생성부 및 레이저 빔 트랩부, 상기 조대 입자 검출 바디의 Z축 방향으로 서로 대향하게 배치되는 광학 검출 포토 다이오드 부 및 광학 검출 반사부를 포함하고,

   상기 레이저 빔 생성부는, 상기 조대 입자 검출 바디에 삽입 결합되는 레이저 빔 생성부 바디와 이에 결합되는 레이저 빔 생성부 커버 사이의 공간에 장착되는 레이저 다이오드, 상기 레이저 빔 생성부 바디의 단부와 마주하도록 상기 조대 입자 검출 바디의 내부에 수용되는 레이저 렌즈 핀 홀 바디, 상기 레이저 빔 생성부 바디와 상기 레이저 렌즈 핀 홀 바디가 형성하는 내부 공간에 배치되는 레이저 다이오드 렌즈부를 포함하고,

   상기 레이저 빔 트랩부는, 상기 조대 입자 검출 바디에 결합되는 레이저 빔 트랩 제 1 바디, 유입되는 빛이 유출되는 것을 방지하기 위한 레이저 빔 트랩 원추부가 마련된 레이저 빔 트랩 제 2 바디, 상기 레이저 빔 트랩 제 1 바디와 상기 레이저 빔 트랩 제 2 바디 사이에 배치되는 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더, 상기 레이저 빔 트랩 제 1 바디를 통과한 빛을 모아 상기 레이저 빔 트랩 제 2 바디 측으로 전달하기 위해 상기 레이저 빔 트랩 광섬유 홀더의 내부에 배치되는 레이저 빔 트랩 광섬유를 포함하고,

   상기 광학 검출 포토 다이오드 부는, 상기 조대 입자 검출 바디에 결합되는 광학 검출 포토 다이오드 제 1 바디와 이에 결합되는 광학 검출 포토 다이오드 제 2 바디에 의하여 형성되는 공간에 배치되는 광학 검출 포토 다이오드, 상기 광학 검출 포토 다이오드의 수광측에 배치되는 광학 검출 포토 다이오드 렌즈를 포함하고,

   상기 광학 검출 반사부는 상기 레이저 빔 생성부에서 조사되어 에어로졸 내의 입자와의 충돌로 산란된 빛을 상기 광학 검출 포토 다이오드 부로 향할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.

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