KR101504753B1 - 방독면 필터 테스트 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방독면 필터 테스트 장치에 관한 것으로, 특정 테스트 물질 입자를 함유한 혼합 공기를 별도의 건조 유닛을 통해 외부 건조 공기와 혼합하여 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 건조시킨 후 테스트 대상인 정화 필터에 대해 통과시킴으로써, 방독면에 장착되는 정화 필터에 대한 필터링 성능 테스트에 적합할 뿐만 아니라 테스트 과정에서 특정 테스트 물질에 대한 공급을 원활하게 하여 테스트 결과의 정확도를 향상시킬 수 있고, 흡습제를 이용한 메인 건조 모듈을 통해 외부 공기를 건조시켜 혼합 챔버로 유입시키는 방식으로 상대 습도 높은 혼합 공기를 기준 상대 습도 이하로 건조시킴으로써, 건조 유닛의 작동이 장시간 사용에도 원활하게 이루어지도록 하여 더욱 안정적으로 테스트 작업을 수행할 수 있는 방독면 필터 테스트 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 방독면 필터 테스트 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 특정 테스트 물질 입자를 함유한 혼합 공기를 별도의 건조 유닛을 통해 외부 건조 공기와 혼합하여 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 건조시킨 후 테스트 대상인 정화 필터에 대해 통과시킴으로써, 방독면에 장착되는 정화 필터에 대한 필터링 성능 테스트에 적합할 뿐만 아니라 테스트 과정에서 특정 테스트 물질에 대한 공급을 원활하게 하여 테스트 결과의 정확도를 향상시킬 수 있고, 흡습제를 이용한 메인 건조 모듈을 통해 외부 공기를 건조시켜 혼합 챔버로 유입시키는 방식으로 상대 습도 높은 혼합 공기를 기준 상대 습도 이하로 건조시킴으로써, 건조 유닛의 작동이 장시간 사용에도 원활하게 이루어지도록 하여 더욱 안정적으로 테스트 작업을 수행할 수 있는 방독면 필터 테스트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방독면은 유독성 가스 및 유해 먼지(분진) 등과 같은 유해 물질로부터 사용자의 호흡 기관을 보호하여 작업자가 안전하고 편안하게 호흡을 할 수 있도록 한 마스크 형태의 장치이다.
이러한 방독면은 최근 들어 유해 먼지 또는 유독성 물질을 취급하는 등의 각종 열악한 작업 환경에서 작업하는 작업자의 호흡기 계통을 보호해 주는 용도로 널리 사용되고 있다.
구체적으로, 이러한 방독면은 먼지 또는 분진 등과 같은 이물질이 많이 발생되는 사업장에서 작업자가 먼지 등을 흡입하지 않도록 하기 위해 많이 사용되며, 통상 마스크의 일측에 정화 필터가 결합되고, 정화 필터를 통해 공기 중에 미세한 먼지 등을 포집한 후 이물질을 걸러내어 깨끗한 공기만이 흡입될 수 있도록 구성된다.
이와 같은 방독면은 열악한 작업환경에서 장시간 동안 사용할 경우 이물질을 걸러주는 정화 필터의 기능이 상실되거나 약화되어 방독면을 착용하지 않은 상태와 동일하게 인체에 해로운 중금속 분진 등이 인체의 폐로 유입되어 각종 질병을 일으키는 요인이 되고 있다. 특히, 정화 필터의 성능이 양호하지 못한 경우에는 이물질에 대한 필터링 기능이 약해 정상적인 방독면으로서의 기능을 수행하지 못하게 되는 등의 문제가 있었다.
따라서, 방독면에 장착되는 정화 필터는 그 성능이 매우 중요하므로, 전 세계적으로 각 개별 국가마다 조금씩 다른 정화 필터 성능에 대한 규정이 마련되어 있으며, 대략 3단계 정도의 필터링 성능으로 구분되어 관리되고 있다.
이와 같은 규정에 따라 방독면의 제작 유통시 정화 필터에 대한 성능을 평가한 후 일반 시중에 유통되게 되며, 정화 필터에 대한 성능을 평가하기 위해 별도의 방독면 필터 테스트 장치가 이용되고 있다.
이러한 방독면 필터 테스트 장치는 다수개의 특정 테스트 물질에 대한 필터링 성능을 테스트하도록 구성되는데, 현재까지 이러한 방독면 필터 테스트 장치에 대한 연구 개발이 매우 미미한 상태이며, 일반적인 필터 테스트 장치의 경우, 정화 필터에 대한 필터링 성능 테스트에 적합하지 않거나 또는 테스트 작업 중 특정 테스트 물질의 공급이 원활하지 않아 테스트 결과에 대한 정확도가 매우 저하되는 등의 문제가 있었다.
선행기술로는 국내실용신안등록 제20-0237658호 등이 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 특정 테스트 물질 입자를 함유한 혼합 공기를 별도의 건조 유닛을 통해 외부 건조 공기와 혼합하여 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 건조시킨 후 테스트 대상인 정화 필터에 대해 통과시킴으로써, 방독면에 장착되는 정화 필터에 대한 필터링 성능 테스트에 적합할 뿐만 아니라 테스트 과정에서 특정 테스트 물질에 대한 공급을 원활하게 하여 테스트 결과의 정확도를 향상시킬 수 있는 방독면 필터 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흡습제를 이용한 메인 건조 모듈을 통해 외부 공기를 건조시켜 혼합 챔버로 유입시키는 방식으로 상대 습도 높은 혼합 공기를 기준 상대 습도 이하로 건조시킴으로써, 건조 유닛의 작동이 장시간 사용에도 원활하게 이루어지도록 하여 더욱 안정적으로 테스트 작업을 수행할 수 있는 방독면 필터 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 방독면에 장착되는 정화 필터의 성능을 테스트하는 방독면 필터 테스트 장치에 있어서, 테스트 물질 입자를 에어로졸 형태로 발생시키고, 상기 테스트 물질 입자와 클린 에어가 혼합된 혼합 공기를 일정 유량으로 공급하는 입자 발생 유닛; 상기 입자 발생 유닛으로부터 공급되는 혼합 공기를 통과시켜 상기 테스트 물질 입자를 중화시키는 입자 중화기; 및 상기 입자 중화기를 통과한 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하도록 상기 정화 필터를 탈착 가능하게 장착할 수 있으며, 상기 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하는 과정에서 상기 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 변화량을 측정할 수 있도록 형성되는 성능 검출 유닛을 포함하고, 상기 혼합 공기가 미리 설정된 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 상기 입자 중화기로 유입될 수 있도록 상기 입자 발생 유닛과 상기 입자 중화기 사이에는 별도의 건조 유닛이 배치되며, 상기 테스트 물질 입자의 종류에 따라 상기 혼합 공기가 선택적으로 상기 건조 유닛을 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 입자 발생 유닛은 에어로졸 형태의 테스트 물질 입자로서 염화나트륨(NaCl) 입자를 발생시키는 염화나트륨 입자 발생기를 포함하고, 상기 건조 유닛은 상기 염화나트륨 입자 발생기와 연결되고, 상기 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 상기 건조 유닛을 통과하여 건조된 상태로 상기 입자 중화기로 유입될 수 있다.
또한, 상기 건조 유닛은 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 발생된 혼합 공기와 건조 공기를 혼합하는 방식으로 혼합 공기의 상대 습도를 낮추는 메인 건조기를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 메인 건조기는 내부에 혼합 챔버가 형성되고, 일측에는 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 상기 혼합 챔버로 유입되도록 입자 유입구가 형성되고, 타측에는 외부 공기가 상기 혼합 챔버로 유입되도록 공기 유입구가 형성되는 메인 케이스; 및 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기가 통과하는 과정에서 외부 공기의 수분을 제거하여 건조 공기로 변화시킬 수 있도록 상기 메인 케이스 내부에 장착되는 메인 건조 모듈을 포함하고, 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 유입되는 혼합 공기는 상기 혼합 챔버에서 상기 메인 건조 모듈을 통과한 건조 공기와 혼합되어 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 별도의 배출구를 통해 배출될 수 있다.
또한, 상기 메인 건조 모듈은 다수개의 공기 유동홀이 형성되는 다공성 바디; 및 상기 다공성 바디의 내부 공간에 충전되는 흡습제를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기는 상기 다공성 바디의 공기 유동홀을 통과하는 과정에서 상기 흡습제에 의해 수분이 제거되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 건조 모듈은 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기의 흐름 방향을 따라 이격되게 다수개 배치될 수 있다.
또한, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기에 대한 이물질을 제거할 수 있도록 별도의 여과 필터가 장착될 수 있다.
또한, 상기 메인 케이스의 내부에는 상기 혼합 챔버에 대한 습도를 측정할 수 있는 습도 센서가 장착될 수 있다.
또한, 상기 건조 유닛은 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 발생된 상기 혼합 공기가 통과하며 건조되도록 상기 염화나트륨 입자 발생기와 상기 메인 케이스 사이에 장착되는 별도의 서브 건조기를 더 포함하고, 상기 혼합 공기는 상기 서브 건조기를 통과하며 1차 건조된 상태로 상기 메인 케이스의 혼합 챔버로 유입될 수 있다.
또한, 상기 성능 검출 유닛은 상기 입자 중화기를 통과한 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하도록 상기 정화 필터를 탈착 가능하게 고정시키는 테스트 지그; 및 상기 테스트 지그의 전방 및 후방에 각각 배치되어 상기 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 개수를 측정하는 전방 입자 계측기 및 후방 입자 계측기를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 테스트 지그에는 상기 정화 필터의 전단 및 후단 사이에서 형성되는 압력 차이를 측정할 수 있도록 차압 센서가 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 특정 테스트 물질 입자를 함유한 혼합 공기를 별도의 건조 유닛을 통해 외부 건조 공기와 혼합하여 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 건조시킨 후 테스트 대상인 정화 필터에 대해 통과시킴으로써, 방독면에 장착되는 정화 필터에 대한 필터링 성능 테스트에 적합할 뿐만 아니라 테스트 과정에서 특정 테스트 물질에 대한 공급을 원활하게 하여 테스트 결과의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 흡습제를 이용한 메인 건조 모듈을 통해 외부 공기를 건조시켜 혼합 챔버로 유입시키는 방식으로 상대 습도 높은 혼합 공기를 기준 상대 습도 이하로 건조시킴으로써, 건조 유닛의 작동이 장시간 사용에도 원활하게 이루어지도록 하여 더욱 안정적으로 테스트 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 작동 흐름을 개략적으로 도시한 작동 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 건조 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 작동 흐름을 개략적으로 도시한 작동 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 건조 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 작동 흐름을 개략적으로 도시한 작동 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치는 방독면에 장착되는 정화 필터(F)의 필터링 성능을 테스트하는 장치로서, 테스트 물질을 에어로졸 형태로 발생시키는 입자 발생 유닛(100)과, 테스트 물질 입자를 중화시키는 입자 중화기(300)와, 정화 필터(F)에 대한 성능을 테스트하는 성능 검출 유닛(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
입자 발생 유닛(100)은 테스트 물질 입자를 에어로졸 형태로 발생시키고, 에어로졸 형태의 테스트 물질 입자와 클린 고압 에어를 혼합하여 혼합 공기를 생성한 후, 혼합 공기를 일정 유량으로 공급하도록 구성된다.
이러한 입자 발생 유닛(100)은 다수개의 테스트 물질을 선택적으로 공급할 수 있도록 다수개의 입자 발생기(110,120,130)를 포함할 수 있으며, 각각의 입자 발생기(110,120,130)에 클린 에어를 공급할 수 있도록 각 입자 발생기(110,120,130)는 하나의 분배기(150)와 에어 공급기(160)가 연결될 수 있다. 따라서, 에어 공급기(160)로부터 분배기(150)를 통해 각 입자 발생기(110,120,130)로 클린 에어가 공급되는데, 이때, 각 입자 발생기(110,120,130)에는 클린 에어의 공급을 개방 및 차단할 수 있도록 별도의 개폐 밸브(140)가 장착될 수 있으며, 이를 통해 각 입자 발생기(110,120,130)에는 선택적으로 클린 에어가 공급될 수 있다.
다수개의 입자 발생기(110,120,130)는 도 1에 도시된 바와 같이 3개 구비될 수 있는데, 예를 들면, 테스트 물질 입자로서 염화나트륨 입자(NaCl)를 에어로졸 상태로 발생시키는 염화나트륨 입자 발생기(110)와, 테스트 물질 입자로서 오일 입자를 에어로졸 상태로 발생시키는 오일 입자 발생기가 구비될 수 있는데, 오일 입자 발생기로는, 테스트 물질 입자로서 프탈산 다이옥틸(DOP: Dioctyl phthalate) 입자를 에어로졸 상태로 발생시키는 DOP 입자 발생기(120)와, 테스트 물질 입자로서 파라핀 입자를 에어로졸 상태로 발생시키는 파라핀 입자 발생기(130) 등이 구비될 수 있다. 이러한 다수개의 테스트 물질은 사용자의 필요에 따라 또는 각 국가별 테스트 규정에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이러한 입자 발생기(110,120,130)로부터 발생된 테스트 물질 입자는 에어 공급기(160)를 통해 공급된 클린 에어와 혼합되어 혼합 공기의 형태로 일정한 공급 유량을 유지하며 입자 중화기(300)로 공급된다.
입자 중화기(300)는 입자 발생기로부터 공급된 혼합 공기를 통과시키며, 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자를 중화시키도록 구성된다. 즉, 테스트 물질 입자가 입자 발생기로부터 하전된 상태로 발생되어 공급될 수 있으므로, 이러한 하전 상태를 모두 중화시킬 수 있도록 입자 중화기(300)가 구비되며, 이러한 입자 중화기(300)는 일반적으로 널리 사용되는 종류가 사용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
입자 중화기(300)를 통과한 혼합 공기는 테스트 물질 입자가 중화된 상태로 성능 검출 유닛(400)으로 공급된다.
성능 검출 유닛(400)은 입자 중화기(300)를 통과한 혼합 공기가 테스트 대상 정화 필터(F)를 통과하도록 테스트 대상 정화 필터(F)를 탈착 가능하게 장착시킬 수 있는 형태로 형성되며, 혼합 공기가 정화 필터(F)를 통과하는 과정에서 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 변화량을 측정할 수 있도록 형성된다.
예를 들면, 성능 검출 유닛(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 입자 중화기(300)를 통과한 혼합 공기가 정화 필터(F)를 통과하도록 정화 필터(F)를 탈착 가능하게 고정시키는 테스트 지그(410)와, 테스트 지그(410)의 전방 및 후방에 각각 배치되어 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 개수를 측정하는 전방 입자 계측기(430) 및 후방 입자 계측기(440)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 전방 입자 계측기(430) 및 후방 입자 계측기(440)는 내부 공간을 유동하는 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자에 의해 반사 산란되는 빛을 이용하여 입자의 개수를 계측하는 장치로서, 일반적인 광학 입자 계측기가 사용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 성능 검출 유닛(400)은 전방 입자 계측기(430) 및 후방 입자 계측기(440)를 통해 테스트 물질 입자의 변화량을 계측함으로써, 정화 필터(F)의 필터링 성능을 확인할 수 있다. 예를 들면, 전방 입자 계측기(430)에 의해 계측된 테스트 물질 입자의 개수가 100이고, 후방 입자 계측기(440)에 의해 계측된 테스트 물질 입자의 개수가 5이면, 정화 필터(F)는 95%의 필터링 성능을 갖는 것으로 확인할 수 있다.
또한, 테스트 지그(410)에는 정화 필터(F)의 전단 및 후단 사이에서 형성되는 압력 차이를 측정할 수 있도록 차압 센서(420)가 장착될 수 있으며, 이를 통해 혼합 공기가 정화 필터(F)를 통과하는 과정에서, 즉 정화 필터(F)가 테스트 물질 입자를 필터링 하는 과정에서 압력 강하 현상이 어느 정도나 발생하는지 여부를 확인할 수 있다. 일반적으로 공기가 필터를 통과하는 과정에서 이물질이 필터에 필터링되기 때문에, 필터를 통과하는 과정에서 공기의 압력 강하가 발생하는데, 방독면 필터의 경우 이러한 압력 강하가 심하게 발생하게 되면, 방독면 착용자의 호흡을 어렵게 할 수 있으므로, 일정 범위 이하의 압력 강하만을 허용하는 형태로 제작되어야 한다. 따라서, 차압 센서(420)를 통해 정화 필터(F)의 전단 및 후단 사이에서 발생하는 차압의 크기를 실시간으로 확인하는 것이 바람직하다.
이러한 성능 검출 유닛(400)의 후방에는 별도의 헤파 필터(620)와, 유량 조절기(510)와, 배출 펌프(500)가 순차적으로 연결되어 배치될 수 있으며, 이를 통해 입자 발생 유닛(100)으로부터 성능 검출 유닛(400)까지 혼합 공기의 흐름을 원활하게 유도하여 배출 펌프(500)를 통해 외부로 배출할 수 있으며, 유량 조절기(510)를 통해 공기의 유량을 일정하게 유지시킬 수 있고, 헤파 필터(620)를 통해 외부 배출되는 공기로부터 이물질을 필터링할 수 있다.
한편, 본 발명은 입자 발생 유닛(100)으로부터 공급되는 혼합 공기가 미리 설정된 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 입자 중화기(300)로 유입될 수 있도록 입자 발생 유닛(100)과 입자 중화기(300) 사이에는 별도의 건조 유닛(200)이 배치될 수 있다. 이러한 건조 유닛(200)은 입자 발생 유닛(100)으로부터 발생하는 테스트 물질 입자의 종류에 따라 혼합 공기가 선택적으로 건조 유닛(200)을 통과하도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 건조 유닛(200)은 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 발생된 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 통과하도록 염화나트륨 입자 발생기(110)와 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 건조 유닛(200)은 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 발생된 혼합 공기와 별도의 건조 공기를 혼합하는 방식으로 혼합 공기의 상대 습도를 기준 상대 습도 이하, 예를 들면, 상대 습도 30% 이하로 낮추도록 구성될 수 있는데, 이러한 건조 유닛(200)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술한다.
이상에서 설명한 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 동작 흐름을 살펴보면, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 발생된 염화나트륨 입자를 테스트 물질 입자로 하여 정화 필터(F)를 테스트하는 경우, 염화나트륨 입자를 함유한 혼합 공기가 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 건조 유닛(200)으로 유입된다. 혼합 공기는 건조 유닛(200)에서 건조 공기와 혼합되어 기준 상대 습도 이하, 예를 들면 상대 습도 30% 이하의 건조 상태로 변화된다. 이후, 3방 밸브(610)를 통해 입자 중화기(300)로 유입되어 중화되고, 입자 중화기(300)로부터 3방 밸브(610)를 통해 성능 검출 유닛(400)으로 유입된다. 성능 검출 유닛(400)에서는 테스트 지그(410)에 장착된 정화 필터(F)를 통과하게 되는데, 이 과정에서 전방 입자 계측기(430) 및 후방 입자 계측기(440)를 통해 염화나트륨 입자에 대한 정화 필터(F)의 필터링 성능을 확인할 수 있고, 차압 센서(420)를 통해 압력 강하 정도를 확인할 수 있다. 이후, 혼합 공기는 헤파 필터(620), 유량 조절기(510) 및 배출 펌프(500)를 통해 외부로 배출된다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이 프탈산 다이옥틸(DOP) 입자 발생기(120)로부터 발생된 DOP 입자를 테스트 물질 입자로 하여 정화 필터를 테스트하는 경우, DOP 입자를 함유한 혼합 공기가 DOP 입자 발생기(120)로부터 3방 밸브(610)를 거쳐 입자 중화기(300)로 유입된다. 이 경우 혼합 공기는 건조 유닛(200)을 거치지 않고 직접 입자 중화기(300)로 유입된다. 입자 중화기(300)를 통해 중화된 이후, 3방 밸브(610)를 통해 별도의 믹싱 챔버(630)로 유입되고, 믹싱 챔버(630)에는 헤파 필터(620)를 통해 외부 공기가 유입되어 혼합 공기는 DOP 입자가 일정 농도 함유된 일정 농도 유량으로 혼합된다. 이후, 성능 검출 유닛(400)으로 유입되어 정화 필터(F)를 통과하고, 이 과정에서 전술한 바와 마찬가지로 DOP 입자에 대한 필터링 성능 및 차압 성능을 확인할 수 있다. 이후, 혼합 공기는 헤파 필터(620), 유량 조절기(510) 및 배출 펌프(500)를 통해 외부로 배출된다.
파라핀 입자의 경우에는 DOP 입자의 경우와 마찬가지 방식으로 흐름이 형성되므로, 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 염화나트륨 입자에 대해서만 건조 유닛(200)을 통과하여 혼합 공기의 건조 상태를 유도하게 된다. 염화나트륨 입자는 입자 발생기로부터 고체 에어로졸 입자로 발생되지만, DOP 입자 및 파라핀 입자는 입자 발생기로부터 액체 에어로졸 입자로 발생되는데, 이러한 차이로 인해, 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 가스는 상대습도가 기준 상대 습도 이하로 건조되지 않으면 정화 필터를 통과하는 과정에서 수분의 영향으로 인해 고체 입자인 염화나트륨 입자에 대한 필터링 성능이 정확하게 나타나지 않게 되고, 이로 인해 테스트 결과의 정확도가 현저히 저하된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 테스트 결과의 정확도를 위해 염화나트륨 입자를 함유한 혼합 공기에 대해서는 건조 유닛(200)을 통해 건조 상태로 유도한 후 정화 필터(F)로 유입시키는 것이 바람직하다.
참고로, DOP 입자 및 파라핀 입자와 같은 액체 에어로졸 입자를 함유하는 혼합 공기의 경우에는 상대 습도가 높더라도 DOP 입자 및 파라핀 입자가 수분과 마찬가지의 액체 입자이므로, 정화 필터의 필터링 성능에 영향을 미치지 않으며, 이에 따라 DOP 입자 및 파라핀 입자의 경우에는 혼합 공기를 건조 상태로 유도할 필요가 없다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 유닛의 구성을 도 4를 중심으로 살펴본다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방독면 필터 테스트 장치의 건조 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건조 유닛(200)은 전술한 바와 같이 염화나트륨 입자 발생기(110)와 연결되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 발생된 혼합 공기와 별도의 건조 공기를 혼합하는 방식으로 혼합 공기의 상대 습도를 낮추는 메인 건조기(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 염화나트륨 입자 발생기(110)와 메인 건조기(210) 사이에 배치되어 메인 건조기(210)로 유입되는 혼합 가스를 1차 건조하는 서브 건조기(220)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
메인 건조기(210)는 메인 케이스(211)와 메인 건조 모듈(216)을 포함하여 구성될 수 있다. 메인 케이스(211)는 내부에 혼합 챔버(212)가 형성되고, 일측에는 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 혼합 챔버(212)로 유입되도록 입자 유입구(213)가 형성되고, 타측에는 외부 공기가 혼합 챔버(212)로 유입되도록 공기 유입구(214)가 형성되며, 또 다른 타측에는 혼합 챔버(212)에서 혼합된 혼합 공기가 배출되도록 배출구(215)가 형성된다.
메인 건조 모듈(216)은 공기 유입구(214)를 통해 혼합 챔버(212)로 유입되는 외부 공기가 통과하도록 형성되며, 외부 공기가 메인 건조 모듈(216)을 통과하는 과정에서 외부 공기의 수분을 제거하여 건조 공기로 변화시킬 수 있도록 형성된다.
이러한 메인 건조 모듈(216)은 다수개의 공기 유동홀(216-3)이 형성되는 다공성 바디(216-1)와, 다공성 바디(216-1)의 내부 공간에 충전되는 흡습제(216-2)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 공기 유입구(214)를 통해 혼합 챔버(212)로 유입되는 외부 공기는 다공성 바디(216-1)의 공기 유동홀(216-3)을 통과하는 과정에서 흡습제(216-2)에 의해 수분이 제거된 상태로 혼합 챔버(212)로 유입된다.
이때, 흡습제(216-1)는 수분을 흡수하는 물질로서, 예를 들면 실리카젤(Silica gel)을 사용할 수 있으며, 이외에도 다른 물질을 사용할 수 있다. 이러한 흡습제(216-1)는 알갱이 형태로 다공성 바디(216-1)에 충전되고, 공기 유동홀(216-3)을 통해 유동하는 외부 공기로부터 수분을 흡수한다. 이때, 공기 유동홀(216-3)은 흡습제(216-1)는 통과하지 못하도록 흡습제(216-1)보다 작은 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 이와 같이 구성된 메인 건조 모듈(216)은 도 4에 도시된 바와 같이 공기 유입구(214)를 통해 혼합 챔버(212)로 유입되는 외부 공기의 흐름 방향을 따라 이격되게 다수개 배치될 수 있으며, 이러한 메인 건조 모듈(216)의 내측 또는 외측에는 공기 유입구(214)를 통해 혼합 챔버(212)로 유입되는 외부 공기에 대한 이물질을 제거할 수 있도록 별도의 여과 필터(217)가 장착될 수 있다. 이러한 여과 필터(217)를 통해 혼합 챔버(212)에는 깨끗한 상태의 외부 공기가 유입된다.
이와 같은 구성에 따라 혼합 챔버(212)에는 입자 유입구(213)를 통해 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 상대 습도가 높은 혼합 공기가 유입됨과 동시에 공기 유입구(214)를 통해 유입되는 외부 공기가 메인 건조 모듈(216)을 통해 건조 공기 상태로 유입된다. 이후, 혼합 공기와 건조 공기는 혼합 챔버(212) 내에서 혼합되어 상대 습도가 기준 상대 습도 이하로 낮아지며, 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 배출구(215)를 통해 배출되어 입자 중화기(300)로 공급된다.
예를 들면, 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 95% 상대 습도의 혼합 공기가 혼합 챔버로 유입되고, 55% 상대 습도의 외부 공기가 메인 건조 모듈(216)을 통해 20% 상대 습도의 건조 공기로 변화되어 혼합 챔버로 유입되는데, 혼합 공기는 30 lpm의 유량으로 유입되고, 외부 공기는 55 lpm의 유량으로 유입될 수 있다. 이후, 혼합 공기와 건조 공기가 혼합 챔버(212)에서 혼합됨으로써, 기준 상대 습도 이하, 예를 들면 상대 습도 30% 이하인 건조 상태의 혼합 공기가 형성된다. 이러한 건조 상태의 혼합 공기가 배출구를 통해 입자 중화기(300)로 공급된다.
또한, 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 혼합 챔버(212)로 유입되는 혼합 공기는 별도의 서브 건조기(220)를 통해 1차 건조된 상태로 혼합 챔버(212)로 유입될 수 있으며, 이를 통해 혼합 챔버(212)에서 이루어지는 혼합 공기에 대한 상대 습도 낮추는 건조 작업이 더욱 안정적으로 수행될 수 있다.
예를 들면, 염화나트륨 입자 발생기(110)로부터 발생된 95% 상대 습도의 혼합 공기는 서브 건조기(220)를 통과하며 55% ~ 60% 상대 습도 상태로 1차 건조될 수 있고, 이와 같이 1차 건조된 상대 습도 55% ~ 60%인 혼합 공기는 혼합 챔버(212) 내에서 더욱 안정적으로 기준 상대 습도(30%) 이하의 건조 상태로 건조될 수 있다.
한편, 메인 케이스(211)의 내부에는 이러한 혼합 챔버(212)에 대한 습도를 측정할 수 있는 별도의 습도 센서(218)가 장착될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 배출구(215)에는 습도 센서(218)에서 측정된 상대 습도값에 따라 배출구(215)를 개폐하도록 동작 제어되는 별도의 개폐 밸브(미도시)가 장착될 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 입자 발생 유닛 110: 염화나트륨 입자 발생기
120: DOP 입자 발생기 130: 파라핀 입자 발생기
200: 건조 유닛 210: 메인 건조기
211: 메인 케이스 216: 메인 건조 모듈
217: 여과 필터 218: 습도 센서
220: 서브 건조기 300: 입자 중화기
400: 성능 검출 유닛 410: 테스트 지그
420: 차압 센서 430: 전방 입자 계측기
440: 후방 입자 계측기 500: 배출 펌프
120: DOP 입자 발생기 130: 파라핀 입자 발생기
200: 건조 유닛 210: 메인 건조기
211: 메인 케이스 216: 메인 건조 모듈
217: 여과 필터 218: 습도 센서
220: 서브 건조기 300: 입자 중화기
400: 성능 검출 유닛 410: 테스트 지그
420: 차압 센서 430: 전방 입자 계측기
440: 후방 입자 계측기 500: 배출 펌프
Claims (11)
- 방독면에 장착되는 정화 필터의 성능을 테스트하는 방독면 필터 테스트 장치에 있어서,
테스트 물질 입자를 에어로졸 형태로 발생시키고, 상기 테스트 물질 입자와 클린 에어가 혼합된 혼합 공기를 일정 유량으로 공급하는 입자 발생 유닛;
상기 입자 발생 유닛으로부터 공급되는 혼합 공기를 통과시켜 상기 테스트 물질 입자를 중화시키는 입자 중화기; 및
상기 입자 중화기를 통과한 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하도록 상기 정화 필터를 탈착 가능하게 장착할 수 있으며, 상기 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하는 과정에서 상기 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 변화량을 측정할 수 있도록 형성되는 성능 검출 유닛
을 포함하고, 상기 혼합 공기가 미리 설정된 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 상기 입자 중화기로 유입될 수 있도록 상기 입자 발생 유닛과 상기 입자 중화기 사이에는 별도의 건조 유닛이 배치되며,
상기 입자 발생 유닛은 서로 다른 종류의 테스트 물질 입자를 각각 발생시키는 다수개의 입자 발생기를 포함하고, 각각의 입자 발생기에 의해 발생한 테스트 물질 입자의 종류에 따라 상기 혼합 공기가 선택적으로 상기 건조 유닛을 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 입자 발생 유닛은 에어로졸 형태의 테스트 물질 입자로서 염화나트륨(NaCl) 입자를 발생시키는 염화나트륨 입자 발생기를 포함하고,
상기 건조 유닛은 상기 염화나트륨 입자 발생기와 연결되고, 상기 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 상기 건조 유닛을 통과하여 건조된 상태로 상기 입자 중화기로 유입되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 건조 유닛은
상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 발생된 혼합 공기와 건조 공기를 혼합하는 방식으로 혼합 공기의 상대 습도를 낮추는 메인 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 메인 건조기는
내부에 혼합 챔버가 형성되고, 일측에는 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 염화나트륨 입자를 함유하는 혼합 공기가 상기 혼합 챔버로 유입되도록 입자 유입구가 형성되고, 타측에는 외부 공기가 상기 혼합 챔버로 유입되도록 공기 유입구가 형성되는 메인 케이스; 및
상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기가 통과하는 과정에서 외부 공기의 수분을 제거하여 건조 공기로 변화시킬 수 있도록 상기 메인 케이스 내부에 장착되는 메인 건조 모듈
을 포함하고, 상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 유입되는 혼합 공기는 상기 혼합 챔버에서 상기 메인 건조 모듈을 통과한 건조 공기와 혼합되어 기준 상대 습도 이하의 건조 상태로 별도의 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 메인 건조 모듈은
다수개의 공기 유동홀이 형성되는 다공성 바디; 및
상기 다공성 바디의 내부 공간에 충전되는 흡습제
를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기는 상기 다공성 바디의 공기 유동홀을 통과하는 과정에서 상기 흡습제에 의해 수분이 제거되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 메인 건조 모듈은 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기의 흐름 방향을 따라 이격되게 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 공기 유입구를 통해 유입되는 외부 공기에 대한 이물질을 제거할 수 있도록 별도의 여과 필터가 장착되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 메인 케이스의 내부에는 상기 혼합 챔버에 대한 습도를 측정할 수 있는 습도 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 건조 유닛은
상기 염화나트륨 입자 발생기로부터 발생된 상기 혼합 공기가 통과하며 건조되도록 상기 염화나트륨 입자 발생기와 상기 메인 케이스 사이에 장착되는 별도의 서브 건조기를 더 포함하고,
상기 혼합 공기는 상기 서브 건조기를 통과하며 1차 건조된 상태로 상기 메인 케이스의 혼합 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성능 검출 유닛은
상기 입자 중화기를 통과한 혼합 공기가 상기 정화 필터를 통과하도록 상기 정화 필터를 탈착 가능하게 고정시키는 테스트 지그; 및
상기 테스트 지그의 전방 및 후방에 각각 배치되어 상기 혼합 공기에 함유된 테스트 물질 입자의 개수를 측정하는 전방 입자 계측기 및 후방 입자 계측기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 테스트 지그에는 상기 정화 필터의 전단 및 후단 사이에서 형성되는 압력 차이를 측정할 수 있도록 차압 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 방독면 필터 테스트 장치.
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