KR101579590B1 - 공기역학적 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템 - Google Patents

공기역학적 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템 Download PDF

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KR101579590B1 KR1020140093813A KR20140093813A KR101579590B1 KR 101579590 B1 KR101579590 B1 KR 101579590B1 KR 1020140093813 A KR1020140093813 A KR 1020140093813A KR 20140093813 A KR20140093813 A KR 20140093813A KR 101579590 B1 KR101579590 B1 KR 101579590B1
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이상구
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Abstract

공기역학을 이용한 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 입자 포집 장치는, 외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관(110) 및 배출배관(120)을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체(2)가 수납되며, 상기 흡입배관(110)의 일단부는 상기 액체(2) 내부에 위치하고, 상기 배출배관(120)의 일단부는 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부(100); 상기 본체부(100) 내부에 장착되어 본체부(100) 내부를 상부(101)와 하부(102)로 나누고, 본체부(100) 내부에 수납된 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관(120)의 일단부와 수납된 액체(2)의 수면 사이에 위치하며, 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐(210)을 구비하는 판상형 차단 플레이트(200); 및 상기 차단 플레이트(200)의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐(210)의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트(300);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

공기역학적 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템{Particles Collecting Apparatus Using Aerodynamics, and System for Detecting Particle Having the Same}
본 발명은 대기중의 측정 대상 입자를 액체 내부에 포집하는 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기역학을 이용하여 빠른 시간 내에 측정 대상 입자를 액체 내부에 포집할 수 있는 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템에 관한 것이다.
최근에는 환경 오염에 대한 관심이 더욱 높아지고 있으며, 환경 오염입자의 제거를 위한 공기 청정장치 개발과 바이러스 입자의 샘플링, 분석 및 측정 등에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
따라서, 최근에는 바이러스의 크기, 형태, 재질 및 분포농도 파악 등을 위한 입자의 샘플링 장치 등이 요구되고 있다.
종래 기술에 따른 샘플링 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대기중에 부유하는 측정 대상 입자를 액체 내부에 포집할 수 있는 구조를 포함하고 있다.
구체적으로, 종래 기술에 따른 샘플링 장치는 일반적으로 임핀저(impinger)라고 칭한다. 종래 기술에 따른 임핀저(10)는, 내부에 액체(2)를 수납하는 밀폐된 구조의 수납부(11), 흡입배관(12) 및 배출배관(13)을 포함하는 구성이다. 여기서 말하는 액체(2)란, 측정 대상 입자를 침전, 용해 또는 반응을 통해 포집할 수 있는 시약으로서, 초순수(DIW; De-Ionized Water) 등이 선택될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 임핀저(10)에 따르면, 측정 대상 입자(1)는 대기와 함께 흡입배관(12)을 통해 수납부(11) 내부로 유입된 후 수납된 액체(2)에 포집된다. 그런데, 흡입배관(12)을 통해 수납부(11) 내부로 유입되는 대기(기체)의 유속이 소정 크기 이상이 될 경우, 액체(2) 수면에서 다수의 거품(3)이 발생하게 된다. 이러한 거품으로 인해 흡입배관(12)을 통해 액체(2) 내부에 포집된 입자(1)는 또 다시 액체(2) 수면 위로 방출된다. 또 다시 액체(2) 수면 위로 방출된 입자(1)는 배출배관(13)을 통해 외부로 배출된다.
따라서, 종래 기술에 따른 임핀저(10)는 액체(2) 내부에 소정 농도 이상의 입자(1)를 포집하기 위해서는, 흡입배관(12)을 통해 수납부(11) 내부로 유입되는 대기(기체)의 유속을 적정 수준 이하로 유지해야 한다. 흡입배관(12)을 통해 유입되는 대기(기체)의 유속을 빠르게 할수록 액체(2)에 포집되는 입자(1)의 농도가 높아져야 하나, 상기 설명한 이유로 인해 종래 기술에 따른 임핀저(10)는 포집 속도를 높이는데 한계가 있다.
이러한 이유로 인해, 종래 기술에 따른 임핀저(10)를 포함하는 종래 기술에 따른 입자 검출 시스템 역시, 측정 대상 입자 샘플링에 소요되는 시간 때문에 측정 시간이 길어지게 된다는 문제점을 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2007-0105064호 (2007년 10월 30일 공개)
본 발명의 목적은, 에어로졸-하이드로졸 변환과정에 있어서 액체 내부에 포집되지 않고 액체 수면 위로 다시 배출되는 입자를 다시 액체 내부에 포집되도록 함으로써, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 액체 내에 포집할 수 있는 입자 포집 장치 및 이를 포함하는 입자 검출 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치는,
외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관 및 배출배관을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체가 수납되며, 상기 흡입배관의 일단부는 상기 액체 내부에 위치하고, 상기 배출배관의 일단부는 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부;
상기 본체부 내부에 장착되어 본체부 내부를 상부와 하부로 나누고, 본체부 내부에 수납된 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관의 일단부와 수납된 액체의 수면 사이에 위치하며, 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐을 구비하는 판상형 차단 플레이트; 및
상기 차단 플레이트의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트;
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 입자 포집 장치는,
상기 배출배관의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관을 통해 본체부 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자충돌 플레이트와 기체분출 노즐 사이의 이격된 거리(h)는, 기체분출 노즐의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차단 플레이트는, 기체분출 노즐 주위에 배치되고, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로 만입된 구조의 만입부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 관통구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 입자 포집 장치는,
외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관 및 배출배관을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체가 수납되며, 상기 흡입배관의 일단부는 상기 액체 내부에 위치하고, 상기 배출배관의 일단부는 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부;
상기 본체부 내부에 장착되어 본체부 내부를 상부와 하부로 나누고, 본체부 내부에 수납된 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관의 일단부와 수납된 액체의 수면 사이에 위치하며, 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐을 구비하는 판상형 차단 플레이트;
상기 차단 플레이트의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트; 및
상기 입자충돌 플레이트를 차단 플레이트로부터 소정 거리만큼 이격시켜 유지시키는 지지대를 구비하고, 상기 지지대의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트와 차단 플레이트 사이의 이격 거리를 변경시키는 지지부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 입자 포집 장치는,
상기 배출배관의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관을 통해 본체부 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자충돌 플레이트와 기체분출 노즐 사이의 이격된 거리(h)는, 기체분출 노즐의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차단 플레이트는, 기체분출 노즐 주위에 배치되고, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로 만입된 구조의 만입부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 관통구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 입자 포집 장치는,
외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관 및 배출배관을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체가 수납되며, 상기 흡입배관의 일단부는 상기 액체 내부에 위치하고, 상기 배출배관의 일단부는 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부;
상기 본체부 내부에 장착되어 본체부 내부를 상부와 하부로 나누고, 본체부 내부에 수납된 액체의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관의 일단부와 수납된 액체의 수면 사이에 위치하며, 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐을 구비하는 판상형 차단 플레이트;
상기 차단 플레이트의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트;
상기 입자충돌 플레이트를 차단 플레이트로부터 소정 거리만큼 이격시켜 유지시키는 지지대를 구비하고, 상기 지지대의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트와 차단 플레이트 사이의 이격 거리를 변경시키는 지지부;
상기 흡입배관에 장착되고, 흡입배관을 통해 본체부 내부로 유입되는 기체의 유속을 측정하는 유속 측정부; 및
상기 유량 측정부로부터 측정된 유량 측정 데이터를 바탕으로 지지부의 지지대의 길이를 변경시키는 제어부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 입자 포집 장치는,
상기 배출배관의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관을 통해 본체부 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자충돌 플레이트와 기체분출 노즐 사이의 이격된 거리(h)는, 기체분출 노즐의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차단 플레이트는, 기체분출 노즐 주위에 배치되고, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로 만입된 구조의 만입부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 관통구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 만입부에는, 본체부의 상부로부터 하부 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조를 구비하는 유로가 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 입자 포집 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 검출 시스템을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 입자 포집 장치에 따르면, 액체 수면 위로 다시 배출된 입자를 입자충돌 플레이트에 충돌시켜 다시 액체 내부로 유입되도록 할 수 있어, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 액체 내에 포집할 수 있다.
또한, 본 발명의 입자 포집 장치에 따르면, 기체 유입 유량에 따라 입자 충돌 플레이트의 위치를 변경할 수 있는 구조를 포함함으로써, 기체 유입 유량이 높아질 경우에도 액체 수면 위로 다시 배출된 입자를 입자충돌 플레이트에 충돌시켜 다시 액체 내부로 유입되도록 할 수 있어, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 액체 내에 포집할 수 있다.
또한, 본 발명의 입자 포집 장치를 포함하는 입자 검출 시스템에 따르면, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 포집할 수 있어, 입자 샘플링 시간을 단축시킬 수 있고, 결과적으로, 입자 검출에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 임핀저(impinge)를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 임핀저를 이용하여 대기중의 입자를 액체 내에 포집하는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 입자 포집 장치를 이용하여 대기중의 입자를 액체 내에 포집하는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 6의 B 부분 확대도이다.
도 8은 도 7의 또 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도이다.
도 10은 도 9의 C 부분 확대도이다.
도 11은 도 10의 또 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 입자 포집 장치에 있어서 지지대의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트와 차단 플레이트 사이의 이격 거리가 변경되는 것을 나타내는 측면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치는, 흡입배관(110)과 배출배관(120)을 구비하는 본체부(100), 기체분출 노즐(210)을 구비하는 차단 플레이트(200), 및 입자출돌 플레이트(300)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본체부(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관(110) 및 배출배관(120)을 구비하는 구성일 수 있다. 또한, 본체부(100) 내부에는 입자가 포집될 수 있는 액체(2)가 수납될 수 있는 구조로서 외부와 내부가 차단된 밀폐된 구조일 수 있다. 이때, 흡입배관(110)의 일단부는 상기 액체(2) 내부에 위치하고, 상기 배출배관(120)의 일단부는 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 구성일 수 있다.
여기서 말하는 액체(2)란, 측정 대상 입자를 침전, 용해 또는 반응을 통해 포집할 수 있는 시약으로서, 초순수(DIW; De-Ionized Water) 등이 선택될 수 있다.
한편, 차단 플레이트(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 본체부(100) 내부에 장착되어 본체부(100) 내부를 상부(101)와 하부(102)로 나눌 수 있다. 이때, 차단 플레이트(200)와 본체부(100) 내부 접촉부에는 밀폐부재가 부가될 수 있다. 더욱 구체적으로, 차단 플레이트(200)는, 본체부(100) 내부에 수납된 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관(120)의 일단부와 수납된 액체(2)의 수면 사이에 위치할 수 있다. 또한, 차단 플레이트(200)는 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐(210)을 구비하는 판상형 구조일 수 있다.
또한, 입자충돌 플레이트(300)는, 차단 플레이트(200)의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐(210)의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 구조일 수 있다.
한편, 입자 포집 장치(700a)는, 외부로부터 흡입배관(110)을 통해 대기와 입자(1)가 유입될 수 있도록 배출배관(120)에 흡입펌프(400)가 장착될 수 있다.
상기 배출배관(120)의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관(120)을 통해 본체부(100) 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프(400)를 더 포함하는
도 4에는 도 3에 도시된 입자 포집 장치를 이용하여 대기중의 입자를 액체 내에 포집하는 모습을 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 A 부분 확대도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 차단 플레이트(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 액체(2)의 수면에서 발생하는 거품(3)으로 인해 수면 상으로 배출되는 입자(1)를 차단하여 다시 액체(2)로 되돌려 보내, 액체(2) 내부로 포집되도록 할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 기체분출 노즐(210)을 통해 배출되는 입자(1) 역시, 입자충돌 플레이트(300)에 부딪혀 다시 액체(2)로 되돌려 보내질 수 있다.
구체적으로, 기체분출 노즐(210)을 통해 배출된 입자(1)는, 입자충돌 플레이트(300) 옆으로 비켜 진행하지 못하고 입자(1)의 관성력에 의해 입자충돌 플레이트(300)에 충돌하게 된다. 충돌된 입자(1)는 다시 액체(2)로 되돌려 보내질 수 있다.
이때, 입자(1)가 입자충돌 플레이트(300)에 충돌될 수 있도록, 기체분출 노즐(210)로부터 분출되는 기체(대기)의 유속에 따라 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격 거리(h)를 적절히 조정할 수 있다.
또한, 입자(1)가 입자충돌 플레이트(300)에 충돌될 수 있도록, 기체분출 노즐(210)의 내경(d)에 따라 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격 거리(h)를 적절히 조정할 수 있다. 이때, 상기 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격된 거리(h)는, 기체분출 노즐(210)의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 임이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)에 따르면, 액체(2) 수면 위로 다시 배출된 입자(1)를 차단 플레이트(200) 및 입자충돌 플레이트(300)에 충돌시켜 다시 액체(2) 내부로 유입되도록 할 수 있어, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자(1)를 액체(2) 내에 포집할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 B 부분 확대도가 도시되어 있다. 또한, 도 8에는 도 7의 또 다른 실시예를 나타낸 측면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a')는, 앞서 언급한 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성에 만입부(220)가 부가된 구성일 수 있다.
이하 만입부(220)에 대해 상세히 설명하고, 나머지 구성에 대해서는 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성과 동일하므로 생략하기로 한다.
구체적으로 만입부(220)는, 차단 플레이트(200)에서 본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로 만입된 구조일 수 있다. 또한, 만입부(220)는 기체분출 노즐(210) 주위에 인접하여 배치될 수 있다.
이러한 구조의 만입부(220)는, 입자충돌 플레이트(300)에 충돌된 입자(1)가 기체분출 노즐(210)을 통해 본체부(100)의 하부(102)로 다시 유입되지 못하고, 기체분출 노즐(210) 주위로 떨어질 경우, 이러한 입자(1)를 수거하기 위해 형성된 구조일 수 있다.
또한, 만입부(200)에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 관통구(221)가 형성될 수 있다. 이러한 구조는 또 다른 실시예로서 변경가능하며, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 유로(223)로 대체될 수 있음은 물론이다. 이때, 판막구조(222)는 유연한 재질로 구성됨이 바람직하며, 예를 들어 유연한 특성을 가지는 고무 소재 또는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a')는, 차단 플레이트(200) 및 입자충돌 플레이트(300)로써 차단하지 못한 입자(1)까지 배출 차단하여 액체(2)에 다시 포집될 수 있도록 할 수 있어, 결과적으로, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 액체 내에 포집할 수 있다.
도 9에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9의 C 부분 확대도가 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 도 10의 또 다른 실시예를 나타낸 측면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입자 포집 장치(700b)는, 앞서 언급한 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성에 길이 변경이 가능한 지지부(500)가 부가된 구성일 수 있다.
이하 지지부(500)에 대해 상세히 설명하고, 나머지 구성에 대해서는 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성과 동일하므로 생략하기로 한다.
구체적으로 지지부(500)는, 입자충돌 플레이트(300)를 차단 플레이트(200)로부터 소정 거리만큼 이격시켜 유지시킬 수 있는 구조로서, 지지대(510) 및 고정부재(512)를 포함하는 구성일 수 있다. 이때 입자충돌 플레이트(300)는 기체분출 노즐(210)로부터 소정 거리(h)만큼 이격되어 배치된 후, 지지대(510)와 고정부재(512)로써 고정될 수 있다. 여기서 말하는 고정부재(512)는 입자충돌 플레이트(300)를 지지대(510)에 안정적으로 고정시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 고무링, 오링(O-ring) 또는 너트일 수 있다.
이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 입자 포집 장치(700b)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 기체분출 노즐(210)로부터 분출되는 기체(대기)의 유속에 따라 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격 거리(h)를 적절히 조정할 수 있다. 입자충돌 플레이트(300)를 기체분출 노즐(210)로부터 소정 거리(h)만큼 이격시키는 이유는, 입자(1)가 관성력에 의해 입자충돌 플레이트(300)에 용이하게 충돌시키기 위한 것으로서, 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격된 거리(h)는, 기체분출 노즐(210)의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 임이 바람직하다.
도 12에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입자 포집 장치를 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12에 도시된 입자 포집 장치에 있어서 지지대의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트와 차단 플레이트 사이의 이격 거리가 변경되는 것을 나타내는 측면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입자 포집 장치(700c)는, 앞서 언급한 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성에 유속 측정부(610) 및 제어부(620)가 부가된 구성일 수 있다.
이하 유속 측정부(610) 및 제어부(620)에 대해 상세히 설명하고, 나머지 구성에 대해서는 제 1 실시예에 따른 입자 포집 장치(700a)의 구성과 동일하므로 생략하기로 한다.
구체적으로, 유속 측정부(610)는, 흡입배관(110)에 장착되고, 흡입배관(110)을 통해 본체부(100) 내부로 유입되는 기체의 유속을 측정할 수 있다. 또한, 제어부(620)는, 유량 측정부(610)로부터 측정된 유량 측정 데이터를 바탕으로 지지부(500)의 지지대(510)의 길이를 변경시킬 수 있다.
이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 입자 포집 장치(700c)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 흡입배관(110)으로부터 유입되는 기체(대기)의 유속에 따라 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격 거리(h)를 적절히 조정할 수 있다.
이때, 지지대(510)는 외부면에 나사산(511)이 형성된 구조일 수 있고, 입자충돌 플레이트(300)에는 지지대(510)의 나사산(511) 형상과 대응되는 구조의 나사홈(310)이 형성될 수 있다. 또한, 지지대(510)의 일단부는 지지대를 회전 구동시킬 수 있도록 구동부(520)와 연결될 수 있다. 이러한 구동부(520)는 앞서 언급한 제어부(620)와 연결되어 제어부(620)의 제어신호에 의해 구동될 수 있다.
따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입자 포집 장치(700c)는, 흡입배관(110)을 통해 유입되는 대기의 유속을 측정하여, 유속에 따라 입자충돌 플레이트(300)의 위치를 변경시킬 수 있으므로, 기체배출 노즐(210)로부터 배출되는 입자를 용이하게 배출 차단시켜 다시 액체(2) 내부로 포집되게 할 수 있다. 결과적으로, 기체 유입 유량이 높아질 경우에도 액체 수면 위로 다시 배출된 입자를 입자충돌 플레이트에 충돌시켜 다시 액체 내부로 유입되도록 할 수 있어, 종래 기술 대비 빠른 시간 내에 입자를 액체 내에 포집할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 입자
2: 액체
3: 거품
10: 종래 기술에 따른 임핀저(impinge)
11: 수납부
12: 흡입배관
13: 배출배관
100: 본체부
101: 본체부의 상부
102: 본체부의 하부
110: 흡입배관
120: 배출배관
200: 차단 플레이트
210: 기체분출 노즐
220: 만입부
221: 관통구
222: 판막구조
223: 유로
300: 입자충돌 플레이트
310: 나사홈
400: 흡입펌프
500: 지지부
510: 지지대
511: 나사산
512: 고정부재
520: 구동부
610: 유속 측정부
620: 제어부
700a, 700a', 700b, 700c: 입자 포집 장치
800: 입자 검출 시스템

Claims (19)

  1. 외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관(110) 및 배출배관(120)을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체(2)가 수납되며, 상기 흡입배관(110)의 일단부는 본체부(100)의 측면 부근에서 상기 액체(2) 내부에 위치하고, 상기 배출배관(120)의 일단부는 본체부의(100)의 측면 부근에서 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부(100);
    상기 본체부(100) 내부에 장착되어 본체부(100) 내부를 상부(101)와 하부(102)로 나누고, 본체부(100) 내부에 수납된 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관(120)의 일단부와 수납된 액체(2)의 수면 사이에 위치하는 판상형 차단 플레이트(200)와 그 중앙부근에서 상방으로 돌출되고 유동방향을 따라 유로면적이 점차 좁아지는 기체분출 노즐(210);
    상기 차단 플레이트(200)로부터 상방으로 뻗은 지지대로 고정되고, 기체분출 노즐(210)의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 기체분출 노즐(210)로부터 상방으로 분출된 입자가 낙하하여 액체(2)로 포집될 수 있도록 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트(300); 및
    상기 입자충돌 플레이트(300)를 차단 플레이트(200)로부터 소정 거리만큼 이격시켜 유지시키는 지지대(510)를 구비하고, 상기 지지대(510)의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트(300)와 차단 플레이트(200) 사이의 이격 거리를 변경시키는 지지부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치(700b).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 포집 장치(700b)는,
    상기 배출배관(120)의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관(120)을 통해 본체부(100) 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격된 거리(h)는,
    기체분출 노즐(210)의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 인 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 플레이트(200)는,
    기체분출 노즐(210) 주위에 배치되고, 본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로 만입된 구조의 만입부(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 만입부(220)에는,
    본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 관통구(221)가 형성된 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 만입부(220)에는,
    본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 유로(223)가 형성된 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  7. 외부와 내부를 연통하여 기체가 유동할 수 있는 흡입배관(110) 및 배출배관(120)을 구비하고, 내부에 입자가 포집될 수 있는 액체(2)가 수납되며, 상기 흡입배관(110)의 일단부는 상기 액체(2) 내부에 위치하고, 상기 배출배관(120)의 일단부는 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 밀폐된 구조의 본체부(100);
    상기 본체부(100) 내부에 장착되어 본체부(100) 내부를 상부(101)와 하부(102)로 나누고, 본체부(100) 내부에 수납된 액체(2)의 수면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배출배관(120)의 일단부와 수납된 액체(2)의 수면 사이에 위치하며, 상방으로 돌출 형성된 기체분출 노즐(210)을 구비하는 판상형 차단 플레이트(200);
    상기 차단 플레이트(200)의 상부에 장착되고, 기체분출 노즐(210)의 끝단부로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 판상형 입자충돌 플레이트(300);
    상기 입자충돌 플레이트(300)를 차단 플레이트(200)로부터 소정 거리만큼 이격시켜 유지시키는 지지대(510)를 구비하고, 상기 지지대(510)의 길이 변경에 의해 입자충돌 플레이트(300)와 차단 플레이트(200) 사이의 이격 거리를 변경시키는 지지부(500);
    상기 흡입배관(110)에 장착되고, 흡입배관(110)을 통해 본체부(100) 내부로 유입되는 기체의 유속을 측정하는 유속 측정부(610); 및
    상기 유속 측정부(610)로부터 측정된 유량 측정 데이터를 바탕으로 지지부(500)의 지지대(510)의 길이를 변경시키는 제어부(620);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치(700c).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 입자 포집 장치(700c)는,
    상기 배출배관(120)의 타단부에 연통되어 배치되고, 배출배관(120)을 통해 본체부(100) 내부의 공기를 소정 크기의 흡입력으로 흡입하는 흡입펌프(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 입자충돌 플레이트(300)와 기체분출 노즐(210) 사이의 이격된 거리(h)는,
    기체분출 노즐(210)의 내경(d) 대비 50 내지 500 % 인 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 차단 플레이트(200)는,
    기체분출 노즐(210) 주위에 배치되고, 본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로 만입된 구조의 만입부(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 만입부(220)에는,
    본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 관통구(221)가 형성된 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 만입부(220)에는,
    본체부(100)의 상부(101)로부터 하부(102) 방향으로만 유동 가능하도록 판막구조(222)를 구비하는 유로(223)가 형성된 것을 특징으로 하는 입자 포집 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 입자 포집 장치(700b, 700c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 검출 시스템(800).
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