KR101655967B1 - 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기 - Google Patents

질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소 및 공기발생기와 시료농축기를 일체로 통합하여 구성함으로써, 대형 공조시설의 막대한 설비 비용이 들지 않고, 기기의 점검 및 수리가 용이하도록 구성되며, 실험실과 같은 실내에 배치 시 컴팩트한 구성으로 미관을 쉽게 확보할 수 있고, 질소 및 공기발생기에서 정제된 질소 또는 공기가 바로 시료농축기에 공급되므로, 시료농축기에 정제되지 않은 질소 또는 공기가 공급되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점을 해결하는 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 시료를 농축하는 시료농축부; 및 상기 시료농축부 하부에 구비되어, 상기 시료농축부에 질소 및 공기를 공급하는 질소 및 공기발생부;를 포함하고,
상기 시료농축부는 전면도어에 내부 상태를 관찰할 수 있는 유리창이 구비되고, 상측에 증발된 용매를 배출하는 팬이 구비되는 사각형태의 시료농축부 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되어, 농축하고자하는 시료를 수용하는 복수개의 실험관을 고정하는 실험관고정구; 상기 실험관고정구 하부에 구비되어, 전후로 슬라이딩 되도록 형성된 선반; 상기 실험관고정구 상부에 구비되어, 상기 실험관 내부로 질소 또는 공기를 분사하도록 일측에 각각의 공급튜브가 구비된 복수개의 분사노즐; 상기 분사노즐 상부에 결합형성되어, 상기 분사노즐을 고정하는 분사노즐고정구; 상기 분사노즐고정구의 후면부와 결합형성되되 상기 선반 뒤쪽에 구비되어, 상기 분사노즐고정구를 상하로 이동시키는 승강구; 상기 선반 및 승강구 하부에 구비되어, 상기 선반 및 승강구를 지지하되 시료농축기의 작동을 제어하는 작동표시창이 구비된 제어구;를 포함하며,
상기 질소 및 공기발생부는 상기 시료농축부 하부에 구비되어, 사용 및 수리가 용이하도록 전면 및 후면에 각각 전면도어 및 후면도어가 구비되고, 내부 공간을 전방 및 후방으로 구획하는 상하가 개방된 격판이 좌우 내측벽에 하향 설치된 사각형태의 질소 및 공기발생부 하우징; 상기 질소 및 공기발생부 하우징 내부의 격판 앞쪽인 전방에 구비되어, 질소 또는 공기를 선택하여 공급할 수 있도록 전면에 질소모드 또는 건조공기 모드를 전환시키는 모드전환스위치가 구비되고, 내부에 압축공기를 공급하면 질소를 분리하는 질소 멤브레인을 포함하는 질소발생모듈이 설치된 질소발생모듈수용구; 상기 질소발생모듈수용구 하부에 구비되어, 전면에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 나타내는 제1압력게이지가 구비되고, 후면에 질소 또는 공기를 상기 시료농축부로 공급하기 위한 상기 공급튜브가 연결되며, 내부에 질소 또는 공기를 저장하는 저장탱크모듈이 설치된 저장탱크모듈수용구; 상기 저장탱크모듈수용구 하부에 구비되어, 전면에 상기 질소 및 공기발생부의 구동을 제어하는 전원스위치가 구비되고, 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축모듈이 설치된 공기압축모듈수용구;을 포함하고, 상기 질소발생모듈수용구, 저장탱크모듈수용구, 공기압축모듈수용구는 상기 질소 및 공기발생부 하우징과 결합되되, 슬라이딩 되도록 각각의 양측면에 레일이 구비되고, 각각의 전면에 손잡이가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기 {Total sample concentrator containing nitrogen and dry air membrane module or CMS(Carbon Molecular Sieve) module}
본 발명은 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소 및 공기발생기와 시료농축기를 일체로 통합하여 구성함으로써, 대형 공조시설의 막대한 설비 비용이 들지 않고, 기기의 점검 및 수리가 용이하도록 구성되며, 실험실과 같은 실내에 배치 시 컴팩트한 구성으로 미관을 쉽게 확보할 수 있고, 질소 및 공기발생기에서 정제된 질소 또는 공기가 바로 시료농축기에 공급되므로, 시료농축기에 정제되지 않은 질소 또는 공기가 공급되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점을 해결하는 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기에 관한 것이다.
일반적으로 건조기(농축기)는 산업상 직물, 농작물, 반도체 등의 건조에 전반적으로 사용되며, 학문적으로는 실험에서 가장 중요하고 기초적인 기구로서 실험도구 및 비가연성 물질의 건조(농축) 등에 사용된다.
이러한 건조기의 대표적인 방식으로 열풍의 순환을 이용하는 열풍 건조기는 자연순환 또는 강제순환 방식으로 분류할 수 있다. 이중 자연순환 방식은 공기가 가열되면 비중이 작아져서 공기가 상승하는 자연 대류현상에 의해 온도전달이 발생하는 것으로서, 챔버 내부에 움직이는 입자가 없으며, 청정 상태를 필요로 하는 분말 시료의 건조 등에 이용된다. 하지만, 이러한 자연순환 방식은 온도분포도와 정밀도가 떨어진다는 단점이 있다.
반면에 강제순환 방식은 팬(Fan)을 이용하여 히터의 발생열을 챔버 내부로 강제로 순환시키는 것으로, 온도 분포가 양호하여 시료를 빠르게 건조할 수 있다. 그러나 팬을 통해 강제로 순환되는 공기가 히터를 지나면서 고온의 열풍이 되어 시료를 건조시킨 후 챔버 상부의 배기구를 통해 외부로 빠져나가는 구조를 취하고 있는바, 상기 배기구를 빠져나간 공기의 양만큼 다시 습기를 머금은 공기의 유입이 이루어져야 하기 때문에 열관리 구조상 효율적이지 못했던 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0762370호에서는 건조 대상물의 건조과정에서 발생하는 습기를 제습수단을 통해 제거하고 습기가 제거된 상태의 건조공기를 블로어로 보내고, 블로어를 통해 송풍된 공기를 가열기로 가열한 후 건조 대상물로 보내어 건조시킴으로써 건조 대상물을 효과적으로 건조시킬 수 있는 건조기를 개시하고 있으나, 이는 미량의 시료를 건조하기 위한 실험에 쓰이는 봉형 실험관의 경우 별도의 거치대가 필요하며, 거치대가 구비된다 하더라도 열풍을 사용하여 건조기 내부의 공간부 전체가 건조되므로 에너지 효율성이 저하되고, 열풍을 이용함으로써 산소와 시료가 접촉되어 시료가 산화될 수 있다는 문제점이 있으며, 블로어를 통해 발생된 바람을 공급하므로 정제되지 않은 상태의 공기를 공급하게 되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점이 있다.
또한 기존의 일반적인 건조기는 별도의 에어컴프레서를 연결하여 공기를 공급하기도 하는데, 이는 에어컴프레서, 저장탱크 등 별도의 장비가 필요하여 비용 및 공간이 낭비되고, 점검 및 수리가 용이하지 못하며, 실내에 배치 시 미관을 저해한다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0762370호(2007.09.20.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 질소 및 공기발생기와 시료농축기를 일체로 통합하여 구성함으로써, 대형 공조시설의 막대한 설비 비용이 들지 않고, 기기의 점검 및 수리가 용이하도록 구성되며, 실험실과 같은 실내에 배치 시 컴팩트한 구성으로 미관을 쉽게 확보할 수 있고, 질소 및 공기발생기에서 정제된 질소 또는 공기가 바로 시료농축기에 공급되므로, 시료농축기에 정제되지 않은 질소 또는 공기가 공급되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점을 해결하는 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 시료를 농축하는 시료농축부; 및 상기 시료농축부 하부에 구비되어, 상기 시료농축부에 질소 및 공기를 공급하는 질소 및 공기발생부;를 포함하고,
상기 시료농축부는 전면도어에 내부 상태를 관찰할 수 있는 유리창이 구비되고, 상측에 증발된 용매를 배출하는 팬이 구비되는 사각형태의 시료농축부 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되어, 농축하고자하는 시료를 수용하는 복수개의 실험관을 고정하는 실험관고정구; 상기 실험관고정구 하부에 구비되어, 전후로 슬라이딩 되도록 형성된 선반; 상기 실험관고정구 상부에 구비되어, 상기 실험관 내부로 질소 또는 공기를 분사하도록 일측에 각각의 공급튜브가 구비된 복수개의 분사노즐; 상기 분사노즐 상부에 결합형성되어, 상기 분사노즐을 고정하는 분사노즐고정구; 상기 분사노즐고정구의 후면부와 결합형성되되 상기 선반 뒤쪽에 구비되어, 상기 분사노즐고정구를 상하로 이동시키는 승강구; 상기 선반 및 승강구 하부에 구비되어, 상기 선반 및 승강구를 지지하되 시료농축기의 작동을 제어하는 작동표시창이 구비된 제어구;를 포함하며,
상기 질소 및 공기발생부는 상기 시료농축부 하부에 구비되어, 사용 및 수리가 용이하도록 전면 및 후면에 각각 전면도어 및 후면도어가 구비되고, 내부 공간을 전방 및 후방으로 구획하는 상하가 개방된 격판이 좌우 내측벽에 하향 설치된 사각형태의 질소 및 공기발생부 하우징; 상기 질소 및 공기발생부 하우징 내부의 격판 앞쪽인 전방에 구비되어, 질소 또는 공기를 선택하여 공급할 수 있도록 전면에 질소모드 또는 건조공기 모드를 전환시키는 모드전환스위치가 구비되고, 내부에 압축공기를 공급하면 질소를 분리하는 질소 멤브레인을 포함하는 질소발생모듈이 설치된 질소발생모듈수용구; 상기 질소발생모듈수용구 하부에 구비되어, 전면에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 나타내는 제1압력게이지가 구비되고, 후면에 질소 또는 공기를 상기 시료농축부로 공급하기 위한 상기 공급튜브가 연결되며, 내부에 질소 또는 공기를 저장하는 저장탱크모듈이 설치된 저장탱크모듈수용구; 상기 저장탱크모듈수용구 하부에 구비되어, 전면에 상기 질소 및 공기발생부의 구동을 제어하는 전원스위치가 구비되고, 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축모듈이 설치된 공기압축모듈수용구;을 포함하고, 상기 질소발생모듈수용구, 저장탱크모듈수용구, 공기압축모듈수용구는 상기 질소 및 공기발생부 하우징과 결합되되, 슬라이딩 되도록 각각의 양측면에 레일이 구비되고, 각각의 전면에 손잡이가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 질소 및 공기발생기와 시료농축기를 일체로 통합하여 구성함으로써, 대형 공조시설의 막대한 설비 비용이 들지 않고, 기기의 점검 및 수리가 용이하도록 구성되며, 실험실과 같은 실내에 배치 시 컴팩트한 구성으로 미관을 쉽게 확보할 수 있다는 효과가 있다.
또한 질소 및 공기발생기와 시료농축기가 일체로 구성됨에 따라, 질소 및 공기발생기에서 정제된 질소 또는 공기가 바로 시료농축기에 공급됨으로써, 시료농축기에 정제되지 않은 질소 또는 공기가 공급되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점을 해결할 수 있다는 효과가 있다.
또한 시료농축부의 실험관고정구가 계단식으로 형성되되, 높이가 낮은 앞부분인 제1고정구와 높이가 높은 뒷부분인 제2고정구에는 실험관이 교차배열되며, 전면에는 중앙슬릿이 형성되고, 전면도어에는 유리창이 구비되어 농축 중에도 육안으로 모든 실험관의 시료농축상태를 관찰할 수 있다는 효과가 있다.
또한 실험관고정구 내부에 히팅구를 구비함으로써, 실험관에 열을 가하여 농축시간을 단축시킬 수 있으며, 온도센서에 의해 설정온도를 일정하게 유지하고 과열되지 않도록 제어할 수 있다는 효과가 있다.
또한 분사노즐이 끝단에 분사구가 형성되고, 끝단으로부터 상부방향으로 10 ~ 15㎜ 떨어진 위치에 4개의 미세홀이 교차형성되어, 실험관 내벽에 맺히는 포화증기도 동시에 건조하여 농축속도를 단축할 수 있다는 효과가 있다.
이로써 히팅구에서 실험관 하부에 열을 가하고, 분사노즐에서 실험관 내부로 질소 또는 공기를 공급함으로써, 열과 질소 또는 공기를 동시에 공급하여 농축시간 단축 및 농축효율을 현저히 높일 수 있다는 효과가 있다.
또한 분사노즐 각각에 대응되어 공급튜브의 각각에 구비된 솔레노이드밸브를 각각 제어하며 분사노즐 각각의 작동상태를 알려주는 복수개의 발광스위치를 구비하여, 각각의 분사노즐에 독립적으로 유량 및 압력을 공급함으로써, 분사노즐 간 유량과 압력에 간섭이 없고 개별적으로 조절할 수 있으므로, 질소 또는 공기의 손실률을 낮추고 분사가 고르게 이루어지며 안정적으로 공급할 수 있다는 효과가 있다.
또한 질소 및 공기발생부는 실험의 목적에 맞게 질소모드 또는 건조공기 모드를 선택하여 사용할 수 있다는 효과가 있다.
이때 질소모드시, 공급된 압축공기가 플렉시블한 질소 멤브레인(Hollow Fiber Membrane)을 통과하게 되면, 공급된 압축공기 중 산소나 이산화탄소 같은 질소 외의 물질은 배출되고 질소만 남게되어, 순도 높은 질소를 생산할 수 있다는 효과가 있다. 또한 시료에 순도 높은 질소를 공급하게 되면 시료에 일반 공기를 공급했을 때 시료가 산소와 접촉하여 산화될 수 있다는 문제점을 해결할 수 있어, 시료의 산화를 방지하여 실험결과의 정확성을 높일 수 있다는 효과가 있다.
또한 질소 및 공기발생부 하우징의 전방 공간 좌우 내측벽에 상하 일정 간격으로 가이드레일이 전후 수평으로 설치되고, 질소발생모듈수용구, 저장탱크모듈수용구, 공기압축모듈수용구 각각의 양측면에 상기 가이드레일과 대응되는 결합레일이 설치되어, 상기 질소발생모듈수용구, 저장탱크모듈수용구, 공기압축모듈수용구의 전후 이동을 용이하게 하여 각각의 수리 및 점검이 용이하다는 효과가 있다.
또한 압력게이지는 저장탱크모듈수용구 전면에 제1압력게이지가 구비되고, 격판 뒤쪽인 후방의 일측에 제2압력게이지가 구비됨으로써, 저장탱크모듈에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 전면 또는 후면에서 확인할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 시료농축부를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 시료농축부를 나타내는 부분측단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 시료농축부의 실험관고정구를 나타내는 부분사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 시료농축부의 분사노즐을 나타내는 부분사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 질소 및 공기발생부의 질소발생모듈수용구를 나타내는 부분사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 질소 및 공기발생부의 저장탱크모듈수용구를 나타내는 부분사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 질소 및 공기발생부의 공기압축모듈수용구를 나타내는 부분사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 질소 및 공기발생부의 후면도어를 달기 전 모습을 나타내는 배면사시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기의 질소 및 공기발생부를 나타내는 배면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
먼저 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기에 대해 살피면 아래와 같다.
본 발명에 의한 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 시료를 농축하는 시료농축부(100)와 상기 시료농축부(100) 하부에 구비되어 상기 시료농축부(100)에 질소 및 공기를 공급하는 질소 및 공기발생부(200)를 포함한다.
보다 구체적으로 상기 시료농축부(100)는 시료농축부 하우징(110), 실험관고정구(120), 선반(130), 분사노즐(140), 분사노즐고정구(150), 승강구(160), 제어구(170) 등을 포함하며, 상기 질소 및 공기발생부(200)는 질소 및 공기발생부 하우징(210), 질소발생모듈수용구(220), 저장탱크모듈수용구(230), 공기압축모듈수용구(240), 쿨링시스템(251), 수분필터(252), 미스트필터(253), 드라이에어멤브레인(254), 솔레노이드밸브(255), 압력게이지(231, 256), 유량조절스위치(257) 등을 포함한다.
먼저 상기 시료농축부(100)는 전면도어(111)에 내부 상태를 관찰할 수 있는 유리창(111a)이 구비되고, 상측에 증발된 용매를 배출하는 팬(112)이 구비되는 사각형태의 시료농축부 하우징(110)을 포함한다.
따라서 상기 유리창(111a)을 통해 농축 중에도 시료농축상태를 관찰할 수 있다는 효과가 있고, 상기 팬(112)에 의해 증발된 용매를 안전하게 배출할 수 있으므로 사용자에게 용매노출을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
이때 상기 전면도어(111)의 일측에는 상기 전면도어(111)가 열린 상태에서 저절로 닫히지 않도록 하기 위한 탄성지지대가 더 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 하우징 내부에는 농축하고자하는 시료를 수용하는 복수개의 실험관(121)을 고정하는 실험관고정구(120)가 구비된다.
이때 상기 실험관고정구(120)는 상면에는 상기 실험관(121)이 삽입되는 실험관삽입구(122)가 형성되고, 전면에는 상기 실험관(121) 내 시료의 농축정도를 확인할 수 있는 중앙슬릿(123)이 형성되며, 내부에는 상기 실험관(121)에 열을 가하여 15 ~ 80℃로 유지할 수 있는 히팅구(124)가 구비되고, 계단식으로 형성되되, 높이가 낮은 앞부분인 제1고정구(120a)와 높이가 높은 뒷부분인 제2고정구(120b)에는 상기 실험관(121)이 교차배열되도록 상기 실험관삽입구(122)가 교차형성되어 육안으로 모든 실험관(121)의 관찰이 용이하도록 하는 효과가 있다.
이때 상기 히팅구(124)의 온도는 15 ~ 80℃의 범위에서 사용자가 설정한 값에 따라 동일하게 유지되는데, 80℃를 초과하는 경우 시료가 변성될 수 있다는 문제점이 있고, 15℃ 미만일 경우 농축효율이 저하될 수 있다는 문제점이 있으므로, 상기 히팅구(124)의 온도를 15 ~ 80℃의 범위로 유지시키는 것이 바람직하다. 이로써 상기 히팅구(124)에 의해 실험관(121)에 열을 가하여 농축시간을 단축시킬 수 있으며, 온도센서에 의해 설정온도를 일정하게 유지하고 과열되지 않도록 제어할 수 있다는 효과가 있다.
상기 실험관고정구(120) 하부에는 전후로 슬라이딩 되도록 형성된 선반(130)이 구비된다. 이때 상기 선반(130)의 양측에는 상기 선반(130)이 슬라이딩 되도록 레일(R)을 더 구비할 수 있고, 상기 선반(130)의 전면에는 사용자가 상기 선반(130)을 전후로 이동시킬 수 있도록 손잡이(H)를 더 구비할 수 있음은 물론이다. 이로써 사용자가 상기 선반(130)을 잡아당기면 동시에 실험관고정구(120)가 앞으로 이동되어 시료가 담긴 실험관(121)을 실험관고정구(120)에 용이하게 삽입할 수 있다는 효과가 있다.
다음으로 상기 실험관고정구(120) 상부에는 상기 실험관(121) 내부로 질소 또는 공기를 분사하는 복수개의 분사노즐(140)이 구비된다. 이때 상기 분사노즐(140)의 일측에는 상기 분사노즐(140)에 질소 또는 공기를 공급하는 각각의 공급튜브(190)가 구비된다.
이때 상기 분사노즐(140)은 끝단에 분사구(141)가 형성되고, 끝단으로부터 상부방향으로 10 ~ 15㎜ 떨어진 위치에 4개의 미세홀(142)이 교차형성되어, 실험관(121) 내벽에 맺히는 포화증기도 동시에 건조하여 농축속도를 단축할 수 있다는 효과가 있다. 이때 상기 미세홀(142)의 위치가 15㎜를 초과하면 실험관(121) 내벽에 맺히는 포화증기의 건조가 어려울 수 있고, 10㎜ 미만이면 상기 분사구(141)의 위치와 가까워 분사구(141)에서 분사되는 질소 또는 공기의 압력이 낮아질 수 있다는 문제점이 있다.
상기 분사노즐(140) 상부에는 상기 복수개의 분사노즐(140)을 동시에 고정하는 분사노즐고정구(150)가 결합형성되고, 상기 분사노즐고정구(150)의 후면부는 상기 선반(130) 뒤쪽에 구비되어 상기 분사노즐고정구(150)를 상하로 이동시키는 승강구(160)와 결합형성된다. 이로써 상기 분사노즐(140)이 상기 승강구(160)에 의해 상하로 이동되며, 실험관(121) 내부로 출입이 가능하게 된다.
이때 상기 승강구(160)는 전동 모터에 의해 상하로 이동이 제어되고, 상기 분사노즐(140)의 위치와 상기 실험관(121) 내부의 시료가 담긴 높이를 감지하는 센서에 의해 상기 분사노즐(140)의 끝단이 시료에 접촉되지 않도록 구성할 수 있음은 물론이다.
상기 선반(130) 및 승강구(160) 하부에는 상기 선반(130) 및 승강구(160)를 지지하되 시료농축부(100)의 작동을 제어하는 작동표시창(171)이 구비된 제어구(170)가 구비된다. 이때 상기 제어구(170)는 상기 분사노즐(140)의 높이 및 이동속도를 자동 또는 수동으로 제어할 수 있고, 일측에 타이머(172)가 구비되어 질소 또는 공기를 공급하는 시간을 설정하여 과잉농축을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한 상기 하우징은 내부 일측에 하부가 개방되고 하향하는 격벽(113)이 설치되며, 상기 격벽(113) 전면에는 상기 분사노즐(140) 각각에 대응되어 상기 공급튜브(190)의 각각에 구비된 솔레노이드밸브(255)를 각각 제어하며 상기 분사노즐(140) 각각의 작동상태를 알려주는 복수개의 발광스위치(114)를 구비하여, 각각의 분사노즐(140)에 독립적으로 유량 및 압력을 공급할 수 있다는 효과가 있다. 따라서 상기 분사노즐(140) 간 유량과 압력에 간섭이 없고 개별적으로 조절할 수 있으므로, 질소 또는 공기의 손실률을 낮추고 분사가 고르게 이루어지며 안정적으로 공급할 수 있다는 효과가 있다.
이때 상기 격벽(113)에 의해 증발된 용매 및 수분의 포집 공간이 생성되어 배출효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.
한편 상기 질소 및 공기발생부(200)는 상기 시료농축부(100) 하부에 구비되어, 상기 시료농축부(100)와 결합형성되도록 상기 시료농축부 하우징(110)과 동일한 넓이로 형성되며, 사용 및 수리가 용이하도록 전면 및 후면에 각각 전면도어(211) 및 후면도어(212)가 구비되고, 내부 공간을 전방 및 후방으로 구획하는 상하가 개방된 격판(213)이 좌우 내측벽에 하향 설치된 사각형태의 질소 및 공기발생부 하우징(210)을 포함한다.
상기 질소 및 공기발생부 하우징(210) 내부의 격판(213) 앞쪽인 전방에는 질소 또는 공기를 선택하여 공급할 수 있도록 전면에 질소모드 또는 건조공기 모드를 전환시키는 모드전환스위치(221)가 구비되고, 내부에 압축공기를 공급하면 질소를 분리하는 질소 멤브레인을 포함하는 질소발생모듈(222)이 설치된 질소발생모듈수용구(220)가 구비된다.
이때 질소모드시, 공급된 압축공기가 플렉시블한 상기 질소 멤브레인(Hollow Fiber Membrane)을 통과하게 되면, 공급된 압축공기 중 산소나 이산화탄소 같은 질소 외의 물질은 배출되고 질소만 남게되어, 순도 높은 질소를 생산할 수 있다는 효과가 있다. 또한 시료에 순도 높은 질소를 공급하게 되면 시료에 일반 공기를 공급했을 때 시료가 산소와 접촉하여 산화될 수 있다는 문제점을 해결할 수 있어, 시료의 산화를 방지하여 실험결과의 정확성을 높일 수 있다는 효과가 있다.
상기 질소발생모듈수용구(220) 하부에는 전면에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 나타내는 제1압력게이지(231)가 구비되고, 후면에 질소 또는 공기를 상기 시료농축부(100)로 공급하기 위한 상기 공급튜브(190)가 연결되며, 내부에 질소 또는 공기를 저장하는 저장탱크모듈(232)이 설치된 저장탱크모듈수용구(230)가 구비된다.
상기 저장탱크모듈수용구(230) 하부에는 전면에 상기 질소 및 공기발생부(200)의 구동을 제어하는 전원스위치(241)가 구비되고, 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축모듈(242)이 설치된 공기압축모듈수용구(240)가 구비된다.
상기 질소발생모듈수용구(220), 저장탱크모듈수용구(230), 공기압축모듈수용구(240)는 상기 질소 및 공기발생부 하우징(210)과 결합되되, 슬라이딩 되도록 각각의 양측면에 레일(R)이 구비되고, 각각의 전면에 손잡이(H)가 구비된다.
구체적으로 상기 질소 및 공기발생부 하우징(210)의 전방 공간 좌우 내측벽에 상하 일정 간격으로 가이드레일이 전후 수평으로 설치되고, 상기 질소발생모듈수용구(220), 저장탱크모듈수용구(230), 공기압축모듈수용구(240) 각각의 양측면에 상기 가이드레일과 대응되는 결합레일이 설치되어, 상기 질소발생모듈수용구(220), 저장탱크모듈수용구(230), 공기압축모듈수용구(240)의 전후 이동을 용이하게 하여 각각의 수리 및 점검이 용이하다는 효과가 있다.
상기 질소 및 공기발생부 하우징(210) 내부의 격판(213) 뒤쪽인 후방에는 일측에 상기 공기압축모듈(242)에서 압축된 공기를 냉각시키는 쿨링시스템(251), 상기 쿨링시스템(251) 상측에 구비되어 냉각된 공기의 수분을 제거하는 수분필터(252), 상기 수분필터(252) 측부에 구비되어 건조된 공기의 미세먼지를 제거하는 미스트필터(253), 상기 미스트필터(253) 측부에 구비되어 수분과 미세먼지를 한번 더 제거하여 깨끗한 상태의 건조공기를 수득하는 드라이에어멤브레인(254)을 포함한다.
또한 후방 일측에는 상기 질소발생모듈(222)에 공급되는 공기압을 제어함과 동시에 재가동시 역압력이 발생하는 것을 방지하는 솔레노이드밸브(255), 상기 저장탱크모듈(232)에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 표시하는 제2압력게이지(256), 상기 저장탱크모듈(232)에 저장된 질소 또는 공기의 압력이 일정수준 이하로 떨어지면 기기가 작동하고, 일정수준 이상의 압력이 되면 자동으로 전원을 차단하여 기기의 작동을 멈추도록 제어하는 유량제어 센서에 의한 유량조절스위치(257)가 구비된다.
이때 상기 솔레노이드밸브(255), 제2압력게이지(256), 유량조절스위치(257)의 위치는 상기 격판(213) 뒤쪽인 후방의 일측으로 각각의 위치를 한정하지는 않지만, 제조 및 사용의 용이성을 위해 상기 솔레노이드밸브(255)는 상기 질소발생모듈수용구(220) 뒤편, 제2압력게이지(256) 및 유량조절스위치(257)는 상기 저장탱크모듈수용구(230) 뒤편에 위치할 수 있음은 물론이다.
또한 상기 압력게이지는 상기 저장탱크모듈수용구(230) 전면에 제1압력게이지(231)가 구비되고, 상기 격판(213) 뒤쪽인 후방의 일측에 제2압력게이지(256)가 구비됨으로써, 상기 저장탱크모듈(232)에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 전면 또는 후면에서 확인할 수 있다는 효과가 있다.
이로써 상기 질소 및 공기발생부(200)는 상기 모드전환스위치(221)로 실험의 목적에 따라 질소모드 또는 건조공기 모드를 선택할 수 있는데, 상기 질소모드를 선택하고 상기 공기압축모듈수용구(240) 전면에 구비된 전원스위치(241)를 누르면 먼저 상기 공기압축모듈(242)에서 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시킨 후, 압축된 공기는 상기 쿨링시스템(251)에서 냉각되고, 냉각된 공기는 상기 수분필터(252), 미스트필터(253), 드라이에어멤브레인(254)을 통과하며 수분 및 미세먼지가 제거되어 깨끗한 상태의 건조공기가 된다. 이후 상기 깨끗한 상태의 건조공기는 질소발생모듈(222)로 공급되어 질소멤브레인을 통과하며 순도 높은 질소가 분리되고, 분리된 질소는 저장탱크모듈(232)로 이동되어 저장되어 있다가 상기 시료농축부(100)로 공급된다. 상기 질소모드는 시료에 일반 공기를 공급했을 때 시료가 산소와 접촉하여 산화될 수 있다는 문제점을 해결할 수 있어, 시료의 산화를 방지하여 정확성이 요구되는 실험에 사용할 수 있다는 효과가 있다.
또한 상기 건조공기 모드는 상기 건조공기 모드를 선택하고 상기 공기압축모듈수용구(240) 전면에 구비된 전원스위치(241)를 누르면 상기 질소모드와 동일하게 상기 공기압축모듈(242)에서 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시킨 후, 압축된 공기는 상기 쿨링시스템(251)에서 냉각되고, 냉각된 공기는 상기 수분필터(252), 미스트필터(253), 드라이에어멤브레인(254)을 통과하며 수분 및 미세먼지가 제거되어 깨끗한 상태의 건조공기를 수득한다. 이후 상기 질소모드와는 달리 깨끗한 상태의 건조공기는 상기 질소발생모듈(222)로 공급되지 않고, 바로 상기 저장탱크모듈(232)로 이동되어 저장되어 있다가 상기 시료농축부(100)로 공급된다. 상기 건조공기 모드는 산화가 되지 않는 시료를 농축하거나 또는 상기 질소모드보다 같은 시간 안에 더 많은 양의 건조공기를 공급할 수 있어 빠른 결과를 얻고자 할 때 사용할 수 있다.
따라서 사용자는 실험의 목적에 맞게 질소모드 또는 건조공기 모드를 선택하여 사용할 수 있다는 효과가 있다.
이로써 상기와 같이 구성된 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 사용자가 질소 및 공기발생부(200)의 질소모드 또는 건조공기 모드를 선택한 뒤, 전원버튼을 누르면 공기압축모듈(242)에서 대기 중의 공기를 흡입 및 압축하고, 압축된 공기는 쿨링시스템(251), 수분필터(252), 미스트필터(253), 드라이에어멤브레인(254)을 순차적으로 통과하며 깨끗한 상태의 건조공기가 되고, 질소모드 또는 건조공기 모드에 따라 질소발생모듈(222)로 이동한 뒤 저장탱크모듈(232)로 이동하거나, 바로 저장탱크모듈(232)로 이동되어 질소 또는 공기의 형태로 저장되어 있게 된다. 이후, 사용자가 시료농축부(100)의 실험관고정구(120)에 시료가 담긴 실험관(121)을 삽입하고, 제어구(170)에서 히팅구(124)의 온도 및 타이머(172)를 통해 질소 또는 공기공급 시간을 설정해주면 승강구(160)의 작동에 의해 분사노즐(140)이 실험관(121) 내부로 들어가게 되고, 이후 상기 질소 및 공기발생부(200)의 저장탱크모듈(232)에 저장되어 있던 질소 또는 공기가 공급튜브(190)를 통해 분사노즐(140)로 이동되고, 분사노즐(140)을 통해 실험관(121) 내부로 질소 또는 공기가 공급되어 시료의 농축이 이루어지게 되는 것이다.
이러한 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기는 질소 및 공기발생기와 시료농축기를 일체로 구성함으로써, 대형 공조시설의 막대한 설비 비용이 들지 않고, 기기의 점검 및 수리가 용이하도록 구성되며, 실험실과 같은 실내에 배치 시 컴팩트한 구성으로 미관을 쉽게 확보할 수 있다는 효과가 있다.
또한 질소 및 공기발생기와 시료농축기가 일체로 구성됨에 따라, 질소 및 공기발생기에서 정제된 질소 또는 공기가 바로 시료농축기에 공급됨으로써, 시료농축기에 정제되지 않은 질소 또는 공기가 공급되어 시료가 변성될 수 있다는 문제점을 해결할 수 있다는 효과가 있다.
100 : 시료농축부
110 : 시료농축부 하우징
111 : 전면도어 111a : 유리창
112 : 팬
113 : 격벽
114 : 발광스위치
120 : 실험관고정구
120a : 제1고정구 120b : 제2고정구
121 : 실험관
122 : 실험관삽입구
123 : 중앙슬릿
124 : 히팅구
130 : 선반
140 : 분사노즐
141 : 분사구
142 : 미세홀
150 : 분사노즐고정구
160 : 승강구
170 : 제어구
171 : 작동표시창
172 : 타이머
190 : 공급튜브
200 : 질소 및 공기발생부
210 : 질소 및 공기발생부 하우징
211 : 전면도어
212 : 후면도어
213 : 격판
220 : 질소발생모듈수용구
221 : 모드전환스위치
222 : 질소발생모듈
230 : 저장탱크모듈수용구
231 : 제1압력게이지
232 : 저장탱크모듈
240 : 공기압축모듈수용구
241 : 전원스위치
242 : 공기압축모듈
251 : 쿨링시스템
252 : 수분필터
253 : 미스트필터
254 : 드라이에어멤브레인
255 : 솔레노이드밸브
256 : 제2압력게이지
257 : 유량조절스위치
R : 레일
H : 손잡이

Claims (5)

  1. 시료를 농축하는 시료농축부(100); 및 상기 시료농축부(100) 하부에 구비되어, 상기 시료농축부(100)에 질소 및 공기를 공급하는 질소 및 공기발생부(200);를 포함하고,
    상기 시료농축부(100)는 전면도어(111)에 내부 상태를 관찰할 수 있는 유리창(111a)이 구비되고, 상측에 증발된 용매를 배출하는 팬(112)이 구비되는 사각형태의 시료농축부 하우징(110);
    상기 하우징 내부에 구비되어, 농축하고자하는 시료를 수용하는 복수개의 실험관(121)을 고정하는 실험관고정구(120);
    상기 실험관고정구(120) 하부에 구비되어, 전후로 슬라이딩 되도록 형성된 선반(130);
    상기 실험관고정구(120) 상부에 구비되어, 상기 실험관(121) 내부로 질소 또는 공기를 분사하도록 일측에 각각의 공급튜브(190)가 구비된 복수개의 분사노즐(140);
    상기 분사노즐(140) 상부에 결합형성되어, 상기 분사노즐(140)을 고정하는 분사노즐고정구(150);
    상기 분사노즐고정구(150)의 후면부와 결합형성되되 상기 선반(130) 뒤쪽에 구비되어, 상기 분사노즐고정구(150)를 상하로 이동시키는 승강구(160);
    상기 선반(130) 및 승강구(160) 하부에 구비되어, 상기 선반(130) 및 승강구(160)를 지지하되 시료농축기의 작동을 제어하는 작동표시창(171)이 구비된 제어구(170);를 포함하며,
    상기 질소 및 공기발생부(200)는 상기 시료농축부(100) 하부에 구비되어, 사용 및 수리가 용이하도록 전면 및 후면에 각각 전면도어(211) 및 후면도어(212)가 구비되고, 내부 공간을 전방 및 후방으로 구획하는 상하가 개방된 격판(213)이 좌우 내측벽에 하향 설치된 사각형태의 질소 및 공기발생부 하우징(210);
    상기 질소 및 공기발생부 하우징(210) 내부의 격판(213) 앞쪽인 전방에 구비되어, 질소 또는 공기를 선택하여 공급할 수 있도록 전면에 질소모드 또는 건조공기 모드를 전환시키는 모드전환스위치(221)가 구비되고, 내부에 압축공기를 공급하면 질소를 분리하는 질소 멤브레인을 포함하는 질소발생모듈(222)이 설치된 질소발생모듈수용구(220);
    상기 질소발생모듈수용구(220) 하부에 구비되어, 전면에 저장된 질소 또는 공기의 압력을 나타내는 제1압력게이지(231)가 구비되고, 후면에 질소 또는 공기를 상기 시료농축부(100)로 공급하기 위한 상기 공급튜브(190)가 연결되며, 내부에 질소 또는 공기를 저장하는 저장탱크모듈(232)이 설치된 저장탱크모듈수용구(230);
    상기 저장탱크모듈수용구(230) 하부에 구비되어, 전면에 상기 질소 및 공기발생부(200)의 구동을 제어하는 전원스위치(241)가 구비되고, 대기 중의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축모듈(242)이 설치된 공기압축모듈수용구(240);을 포함하고,
    상기 질소발생모듈수용구(220), 저장탱크모듈수용구(230), 공기압축모듈수용구(240)는 상기 질소 및 공기발생부 하우징(210)과 결합되되, 슬라이딩 되도록 각각의 양측면에 레일(R)이 구비되고, 각각의 전면에 손잡이(H)가 구비되며,
    상기 실험관고정구(120)는, 상면에는 상기 실험관(121)이 삽입되는 실험관삽입구(122)가 형성되고, 전면에는 상기 실험관(121) 내 시료의 농축정도를 확인할 수 있는 중앙슬릿(123)이 형성되며, 내부에는 상기 실험관(121)에 열을 가하여 15 ~ 80℃로 유지할 수 있는 히팅구(124)가 구비되고, 계단식으로 형성되되, 높이가 낮은 앞부분인 제1고정구(120a)와 높이가 높은 뒷부분인 제2고정구(120b)에는 상기 실험관(121)이 교차배열되도록 상기 실험관삽입구(122)가 교차형성되어 모든 실험관(121)의 관찰이 용이하도록 하며,
    상기 분사노즐(140)은, 끝단에 분사구(141)가 형성되고, 끝단으로부터 상부방향으로 10 ~ 15㎜ 떨어진 위치에 4개의 미세홀(142)이 교차형성되어, 실험관(121) 내벽에 맺히는 포화증기도 동시에 건조하여 농축속도를 단축하며,
    상기 시료농축부 하우징(110)은, 내부 일측에 하부가 개방되고 하향하는 격벽(113)이 설치되고, 상기 격벽(113) 전면에는 상기 분사노즐(140) 각각에 대응되어 상기 공급튜브(190)의 각각에 구비된 솔레노이드밸브(255)를 각각 제어하며 상기 분사노즐(140) 각각의 작동상태를 알려주는 복수개의 발광스위치(114)를 구비하여, 각각의 분사노즐(140)에 독립적으로 유량 및 압력을 공급할 수 있고,
    상기 질소 및 공기발생부(200)는, 상기 질소 및 공기발생부 하우징(210) 내부의 격판(213) 뒤쪽인 후방에는 일측에 상기 공기압축모듈(242)에서 압축된 공기를 냉각시키는 쿨링시스템(251), 상기 쿨링시스템(251) 상측에 구비되어 냉각된 공기의 수분을 제거하는 수분필터(252), 상기 수분필터(252) 측부에 구비되어 건조된 공기의 미세먼지를 제거하는 미스트필터(253), 상기 미스트필터(253) 측부에 구비되어 수분과 미세먼지를 한번 더 제거하여 깨끗한 상태의 건조공기를 수득하는 드라이에어멤브레인(254)을 포함하되,
    상기 제어구(170)는 질소 또는 공기를 공급하는 시간을 설정하도록 일측에 구비된 타이머(172)를 더 포함하며,
    상기 질소 및 공기발생부(200)는,
    상기 모드전환스위치(221)가 질소모드로 선택되고 상기 전원스위치(241)가 눌러지면, 상기 드라이에어멤브레인(254)을 통과한 깨끗한 상태의 건조공기가 상기 질소발생모듈(222)에 공급되고, 상기 질소발생모듈에서 분리된 질소는 상기 저장탱크모듈(232)로 이동되어 저장되어 있다가 상기 시료농축부(100)로 공급되며,
    상기 모드전환스위치(221)가 건조공기 모드로 선택되고 상기 전원스위치(241)가 눌러지면, 상기 드라이에어멤브레인(254)을 통과한 깨끗한 상태의 건조공기가 상기 질소발생모듈(222)로 공급되지 않고 바로 상기 저장탱크모듈(232)로 이동되어 저장되어 있다가 상기 시료농축부(100)로 공급되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기.
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KR1020150061315A 2015-04-30 2015-04-30 질소 및 공기발생부를 포함하는 통합 시료농축기 KR101655967B1 (ko)

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