KR102497632B1

KR102497632B1 - 나노버블 소멸장치

Info

Publication number: KR102497632B1
Application number: KR1020210069792A
Authority: KR
Inventors: 김철원; 전성원; 박민기
Original assignee: 호산테크 주식회사
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2023-02-08
Also published as: KR20220161720A

Abstract

케미컬에 존재하는 나노 버블을 효율적으로 소멸시켜 파티클 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 나노버블 소멸장치가 개시된다. 나노버블 소멸장치는 케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성하는 샘플액배관; 상기 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시키는 가압수단; 상기 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지하는 파티클 센서; 및 상기 파티클 센서로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어하는 정유량 제어부를 포함한다.

Description

나노버블 소멸장치{APPARATUS FOR ELIMINATING NANO BUBBLE}

본 발명은 나노버블 소멸장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파티클 센서로 유입되는 케미컬 샘플액에 포함된 나노버블을 소멸시켜 파티클 센싱 신뢰도를 향상시키는 나노버블 소멸장치에 관한 것이다.

일반적으로, 케미컬(Chemical)은 화학산업이 만들어내는 인공의 물질로서, 반도체 산업, 의약품 산업 등 다양한 산업분야에서 사용된다. 예를 들어, 반도체 소자 생산공정에서는 다양한 종류의 케미컬이 사용되고 있으며, 케미컬의 순도저하는 반도체 소자의 불량 발생의 원인이 되어 생산수율에 큰 영향을 미친다. 따라서, 케미컬에 포함된 파티클(고형물)의 개수를 감지하여 품질 기준을 만족하는 케미컬만을 반도체 공정에 투입하도록 되어 있다.

케미컬의 파티클 센싱은 샘플병에 채취된 샘플액의 단위체적당 존재하는 일정크기 이상의 고형물의 개수를 파티클 센서를 이용하여 측정한다. 즉, 케미컬 공급자는 반도체 공정의 품질 기준을 만족하는 측정 데이터를 납품 시 함께 제공한다. 상기 품질 기준은 기준 크기(나노미터:㎚) 이상의 크기를 갖는 파티클이 단위체적당 상한개수 이내인 경우로 설정된다.

파티클 센서는 투명관을 갖고 샘플액이 투명관을 통과할 때 일정 유량의 샘플액에 존재하는 기준 크기 이상의 파티클의 개수를 카운트한다. 파티클의 감지는 샘플액이 투명관을 지나갈 때 투명관에 특정 파장의 빛을 조사하고 고형물이 있으면 빛이 산란 또는 회절하는 현상을 이용한다.

케미컬의 제조 또는 처리 과정에서 버블(가스의 형태)이 액체에 혼입되면, 버블 사이즈가 클 경우(마이크로미터 크기의 경우) 부력에 의해 떠올라 소멸한다. 또한, 버블 사이즈가 클 경우(마이크로미터:㎛), 버블끼리 합처져 크기가 더욱 크게 되어 위로 떠올라 표면에서 소멸하기도 한다. 하지만, 버블 사이즈가 나노미터(㎚) 단위의 크기인 경우(나노 버블), 버블 표면에 제타전위(Zeta charge potential)가 형성되어 마이너스(-)로 대전됨에 따라 버블끼리 서로 척력이 생겨 합쳐지지 못한다.

이와 같이, 나노 버블은 샘플액에서 부력에 의해 상승 소멸되지 않고 액중에 장기간(6~12개월) 존재한다. 나노 버블이 있는 샘플액이 파티클 센서를 통과할 때 투명관에 빛을 조사하면, 빛은 파티클뿐만 아니라 나노 버블에 의해서도 산란 또는 회절된다. 결국, 파티클 센서는 나노 버블을 고형물(파티클)로 인식하므로, 파티클 센서는 진실의 고형물 개수를 읽지 못하게 되어 측정결과의 신뢰성이 크게 저하된다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 케미컬에 존재하는 나노 버블을 효율적으로 소멸시켜 파티클 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 나노버블 소멸장치를 제공한다.

본 발명에 따른 나노버블 소멸장치는 케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성하는 샘플액배관; 상기 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시키는 가압수단; 상기 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지하는 파티클 센서; 및 상기 파티클 센서로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어하는 정유량 제어부를 포함한다.

상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 낮추는 냉각수단을 더 구비한다.

상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 높이는 가열수단을 더 구비한다.

상기 샘플액배관에 연결되어 샘플액을 수용하는 튜브다이아프램을 구비하고, 상기 튜브다이아프램의 외부를 감싸며 튜브다이아프램을 가압하여 튜브다이아프램 내부의 샘플액 압력을 상승시키는 고압가압탱크를 포함한다.

상기 고압가압탱크 내부의 압력을 파티클 센서의 기준압력인 제1 압력값보다 높은 제2 압력값으로 상승시키는 증압수단을 구비한다.

상기 고압가압탱크 내부에 튜브다이아프램을 감싸는 압축공기가 형성되어, 상기 증압수단이 압축공기의 압력을 상승시킨다.

상기 고압가압탱크 내부에 튜브다이아프램을 감싸는 충진액이 형성되어, 상기 증압수단이 충진액의 압력을 상승시킨다.

상기 샘플액배관에 측정용액관이 연결되고, 상기 측정용액관의 외부를 감싸며 냉기 또는 온기를 공급받아 측정용액관 내부의 샘플액을 냉각 또는 가열시키는 냉각가온 슬리브를 포함한다.

상기 샘플액배관에서 분기되어 파티클 센서 및 정유량 제어부를 바이패스하고 폐액수거부에 연결되는 라인에, 저액위센서 및 고액위센서를 갖고 샘플액을 흡입하는 초기흡입탱크가 구비된다.

상기 정유량 제어부는 샘플액 유동 방향으로 파티클 센서의 하류에 배치된다.

상기 샘플액배관으로의 샘플액 공급은 샘플병 또는 케미컬배관을 통해 이루어진다.

상기 샘플액배관은, 샘플액 공급부로부터 파티클 센서를 연결하는 메인라인과, 상기 메인라인에서 분기되며 진공발생부에 연결되는 분기라인으로 구성되고; 상기 메인라인에 냉각수단이 연결되며, 상기 분기라인에 가압수단이 연결된다.

상기 진공발생부와 가압수단 사이에 샘플액을 흡입하는 흐름추진탱크가 구비된다.

본 발명에 따른 나노버블 소멸장치는 케미컬에 존재하는 나노 버블을 효율적으로 소멸시켜 파티클 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 파티클 센서의 측정시 샘플액의 오염을 방지하여 측정 정밀도를 높이며, 파티클 센서가 요구하는 샘플액의 조건을 만족하면서 샘플액에 존재하는 나노 버블만을 소멸시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노버블 소멸장치의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헨리의 법칙의 따른 이상기체의 압력, 온도, 용해도의 관계를 도시한 그래프이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 나노버블 소멸장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노버블 소멸장치는 샘플액배관과, 가압수단과, 파티클 센서(70)와, 정유량 제어부(80)와, 냉각수단(52) 및 가열수단(53)을 포함한다.

샘플액배관은 케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성한다. 가압수단은 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시킨다. 파티클 센서(70)는 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지한다. 정유량 제어부(80)는 파티클 센서(70)로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어한다. 냉각수단(52)은 샘플액배관의 샘플액 온도를 낮추며, 가열수단(53)은 샘플액배관의 샘플액 온도를 높인다.

더욱 상세하게는, 나노버블 소멸장치는 튜브다이아프램(40)과, 고압가압탱크(42)와, 증압수단과, 측정용액관(50)과, 냉각가온 슬리브(51)와, 진공발생부(20)와, 흐름추진탱크(30)와, 초기흡입탱크(60)를 구비한다. 또한, 샘플액배관은 메인라인(181)과 분기라인(182)으로 구성된다.

메인라인(181)은 샘플액 공급부로부터 파티클 센서(70)를 연결한다. 분기라인(182)은 메인라인(181)에서 분기되며 진공발생부(20)에 연결된다. 냉각수단(52) 및 가열수단(53)은 메인라인(181)에 연결되며, 가압수단은 분기라인(182)에 연결된다.

튜브다이아프램(40)은 얇고 긴 중공의 튜브(Tube) 형상으로 이루어진다. 튜브다이아프램(40)은 샘플액배관에 연결되는 것으로, 분기라인(182) 상에 설치되어 샘플액을 수용한다. 또한, 고압가압탱크(42)는 튜브다이아프램(40)의 외부를 감싸며, 튜브다이아프램(40)을 가압하여 튜브다이아프램(40) 내부의 샘플액 압력을 상승시킨다.

튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에는 압축공기(41)가 형성된다. 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이의 압축공기(41)는 증압수단에 의해 압력이 상승된다. 압축공기(41)는 고압가압탱크(42) 내부에 형성되어 튜브다이아프램(40)을 감싼다.

한편, 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에는 압축공기를 충진액으로 치환하여 사용 가능하다. 즉, 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에는 물 등의 충진액이 형성될 수 있다. 충진액은 고압가압탱크(42) 내부에 형성되어 튜브다이아프램(40)을 감싼다. 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이의 충진액은 증압수단에 의해 압력이 상승된다.

증압수단은 증압실린더(95)로 구성된다. 증압실린더(95)는 압축공기라인(12)에 연결되어, 압축공기의 압력을 고압(제2 압력값)으로 상승시킨다. 공기의 유동 방향으로 증압실린더(95)의 상류측에는 압력조절밸브(25)가 설치된다. 압력조절밸브(25)는 압축공기의 압력을 저압(제1 압력값)으로 일정하게 유지시킨다. 제1 압력값은 파티클 센서(70)의 허용 작동압력 범위내에서 설정하는 설정기준압력으로서, 샘플액이 파티클 센서(70)를 통과할 때 요구되는 압력이다.

제2 압력값은 제1 압력값보다 높다. 일례로, 제1 압력값(저압)은 2 ~ 3kgf/㎠로 이루어지고, 제2 압력값(고압)은 8 ~ 16kgf/㎠로 이루어질 수 있다. 증압수단은 고압가압탱크(42) 내부의 압력을 제2 압력값(고압)으로 상승시킨다. 증압수단은 증압실린더(95) 대신 이점쇄선으로 도시된 압축기(96)의 형태로 구현되는 것도 가능하다. 이 경우, 별도의 압축공기라인은 생략하고 압축기(96)를 직접 고압가압탱크(42)에 연결하여 고압가압탱크(42) 내부를 고압으로 형성하는 것도 가능하다.

한편, 고압가압탱크(42)의 내부를 압축공기 대신 충진액을 사용하는 변형 예를 설명하면, 이점쇄선으로 도시된 도면부호 44는 충진액이 담긴 충진액용기이다. 고압가압탱크(42)에는 증압수단인 후술할 증압실린더(95)가 연결되는 대신에 이점쇄선으로 도시된 진공발생부(43)가 연결된다. 진공발생부(43)와 고압가압탱크(42) 사이에, 그리고 충진액용기(44)와 고압가압탱크(42) 사이에 각각 밸브(118)(119)가 구비될 수 있다.

바람직하게는, 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에 충진액을 형성하여 압력을 튜브다이아프램(40)에 전달하는 매개체로 사용하도록 한다. 이는 충진액 대신 압축공기를 사용하게 되면 가압시 압축공기가 튜브다이아프램(40)의 외벽을 이루는 수지(테프론)의 분자구조 사이의 틈새를 뚫고 다이아프램 외부의 기체가 안으로 들어가 샘플액에 용해되어 용해도를 높일 가능성이 있어, 이를 방지하기 위함이다.

측정용액관(50)은 샘플액배관에 연결되는 것으로서, 메인라인(181) 상에 설치되어 샘플액을 수용한다. 냉각가온 슬리브(51)는 측정용액관(50)의 외부를 감싸며, 냉기 또는 온기를 공급받아 측정용액관(50) 내부의 샘플액을 냉각 또는 가열시킨다. 메인라인(181)은 샘플액 공급부와 파티클 센서(70)를 연결한다.

이 경우, 샘플액배관으로의 샘플액 공급은 샘플병(191)(192) 또는 케미컬배관(194)을 통해 이루어진다. 즉, 샘플액 공급부는 복수의 샘플병(191)(192)에 연결되어 병단위로 이루어지거나 별도의 케미컬배관(194)에 직접 연결되도록 구현될 수 있다.

진공발생부(20)는 샘플액배관에 진공을 인가하여 샘플액을 흡입한다. 즉, 일례로 진공발생부(20)는 진공라인(183)에 의하여 공급되는 압축공기에 의하여 이젝터 형식으로 진공을 형성할 수 있는 것으로서, 일측이 압축공기라인(12)에 연결되며, 타측이 샘플액배관의 분기라인(182)에 연결된다. 아울러, 흐름추진탱크(30)는 진공발생부(20)와 가압수단 사이에 구비되며, 샘플액배관의 샘플액을 흡입하여 수용하거나 이를 가압 배출한다.

진공발생부(20)와 압축공기라인(12) 사이에 설치된 밸브(101)를 개방(On)하면 배기라인(26)에 의해 진공발생부(20)에 진공이 형성된다. 상기 밸브(101)와 압축공기라인(12) 사이에는 압축공기의 압력을 일정하게 유지시키는 압력조절밸브(22)가 설치되어 진공발생부(20)의 마이너스(-) 진공압력을 조절할 수 있다. 아울러, 진공발생부(20)와 흐름추진탱크(30) 사이에 설치된 밸브들(102)(103)을 개방(On)하면 흐름추진탱크(30) 및 고압가압탱크(42)에 진공이 인가된다.

초기흡입탱크(60)는 샘플액배관의 측정용액관(50) 후단과 파티클센서(70) 사이에서 분기되어 폐액수거부(195)에 연결되는 라인(187)에 설치된다. 즉, 파티클 센서(70) 및 정유량 제어부(80)를 바이패스하는 라인(187)의 샘플액은 파티클 센서(70) 및 정유량 제어부(80)를 통과하지 않고 배출관(185)을 통해 직접 폐액수거부(195)로 배출된다. 초기흡입탱크(60)는 저액위센서(61) 및 고액위센서(62)를 갖고 샘플액을 흡입한다.

냉각수단(52)은 볼텍스튜브(Vortex tube) 형식의 냉기발생장치로 구성될 수 있으며, 냉각가온 슬리브(51)에 냉기를 공급하여 측정용액관(50)을 냉각시켜 샘플액배관의 샘플액 온도를 낮춘다. 냉각수단(52)은 그 밖의 다양한 형태로도 구현 가능하다. 냉각수단(52)은 압축공기라인(12)에 연결되며, 연결라인 상에 설치된 밸브(112)의 개폐에 의해 작동 제어될 수 있다. 상기 밸브(112)와 압축공기라인(12) 사이에는 압축공기의 압력을 저압(제1 압력값)으로 일정하게 유지시키는 압력조절밸브(24)가 설치된다.

가열수단(53)은 온기발생장치로 구성될 수 있으며, 냉각가온 슬리브(51)에 온기를 공급하여 측정용액관(50)을 가열시켜 샘플액배관의 샘플액 온도를 높인다. 가열수단(53)은 열풍기 등 그 밖의 다양한 형태로도 구현 가능하다. 가열수단(52)은 압축공기라인(12)에 연결되며, 연결라인 상에 설치된 밸브의 개폐에 의해 작동 제어될 수 있다. 가열수단(53)의 구성을 통해, 냉각수단(52)에 의해 낮춰진 샘플액의 온도를 일정수준으로 올려 파티클 센서(70)에서 요구하는 설정온도를 맞출 수 있다.

정유량 제어부(80)는 샘플액의 오염을 방지하기 위하여 샘플액 유동 방향으로 파티클 센서(70)의 하류에 배치된다. 파티클 센서(70)는 컨트롤러(71)를 구비하며, 정유량 제어부(80)는 파티클 센서(70)가 요구하는 일정유량의 샘플액을 파티클 센서(70)로 균일하게 통과시킨다. 파티클 센서(70)를 통과하는 샘플액은 일정 범위의 압력값을 만족하여야 하고 일정 범위의 온도값을 만족하여야 한다.

정유량 제어부(80)는 파티클 센서(70)의 후단에 배치되어, 샘플액의 오염을 방지할 수 있다. 만약, 정유량 제어부(80)가 파티클 센서(70)의 상류(전단)에 배치되면, 파티클 센서(70)로 유입될 센싱하려는 샘플액이 정유량 제어부(80)에 의해 오염되어 센싱 정밀도를 저하시킬 수 있다.

한편, 나노버블 소멸장치는 압축공기라인(12)과 함께 질소라인(11)에 연결된다. 질소라인(11)은 배관(184)을 통해 질소를 공급하며 질소용 밸브(115)의 작동에 의해 흐름추진탱크(30)에 파티클 센서(70)의 허용 작동압력 범위내에서 설정하는 설정 기준압력으로 질소로 가압한다. 즉, 흐름추진탱크(30) -> 튜브다이아프램(40) -> 측정용액관(50) -> 파티클 센서(70) -> 정유량 제어부(80) -> 폐액수거부(195) 쪽으로 샘플액을 밀어준다. 또한, 질소가압을 통해 흐름추진탱크(30) -> 튜브다이아프램(40) -> 측정용액관(50) -> 밸브(108)를 경유하여 초기흡입탱크(60) -> 폐액수거부(195) 쪽으로 샘플액배관의 구액을 신액으로 치환하는 질소 퍼지(Purge) 기능을 수행한다. 질소라인(11)에는 질소의 압력을 저압(제1 압력값)으로 일정하게 유지시키는 압력조절밸브(21)가 설치된다.

압축공기라인(12)에서 복수의 분기라인이 나뉘어지며, 전술한 것처럼 분기라인은 각각 진공발생부(20), 냉각수단(52) 및 가열수단(53), 증압실린더(95)에 연결된다. 또한, 증압실린더(95)에 의하여 증압된 압축공기는 배관을 통해 고압가압탱크(42)에 연결된다. 배관 라인상에 압력조절밸브(23) 및 압력계(123)가 설치된다. 한편, 샘플액배관 및 각종 배관 라인 상에는 복수의 액위센서들(92)(93)(94)이 설치된다.

이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노버블 소멸장치의 구체적인 작동 예를 설명한다.

진공발생부(20)와 압축공기라인(12) 사이에 설치된 밸브(101)를 개방(On)하면 진공발생부(20)에 진공이 형성된다. 또한, 진공발생부(20)와 흐름추진탱크(30) 사이에 설치된 밸브들(102)(103)을 개방(On)하면 흐름추진탱크(30) 및 튜브다이아프램(40)에 진공이 인가된다.

분기라인(182)과 메인라인(181)에 설치된 밸브(104)(105)를 개방(On)하면 샘플병(191)의 샘플액이 흡입되어 튜브다이아프램(40)과 흐름추진탱크(30)를 채우고 액위센서(92)가 감지하면 밸브(102)(103)(104)를 폐쇄(Off)하면 시간차에 의해 배관내 액위(91)에 샘플액이 머문다.

이후에, 밸브(103)(114)(115)를 개방(On)하면 밸브(104)가 폐쇄(Off)되어 있으므로, 밸브(104)와 배관내 액위(91) 사이의 샘플액은 저압(2~3kgf/㎠) 상태가 된다.

밸브(105)가 개방(On) 상태에서 밸브(106)(110)(111)를 개방(On)하면 측정용액관(50)에 진공이 인가된 상태에서 샘플병(191)의 액체가 초기흡입탱크(60) 쪽으로 밸브(106) 및 측정용액관(50)을 경유하여 흡입된다. 샘플액이 저액위센서(61)의 액위에 도달하면 저액위센서(61)에 의하여 액위가 감지되며 동시에 밸브(110)(111)를 닫고 밸브(108)(109)를 개방(On)하면 초기흡입탱크(60)에 있는 샘플액은 폐액수거부(195)로 배출된다. 일정시간 경과 후 밸브(109)를 폐쇄(Off)한 후 밸브(108)를 폐쇄(Off)한다.

밸브(104)가 개방(On)되어 있고 밸브(103)(105)(108)(111)(114)를 폐쇄(Off)시키며 밸브(116)를 개방(On)하면 증압실린더(95)에 의해 고압(8~16kgf/㎠)으로 증압된 압축공기가 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이의 공간으로 인입된다. 아울러, 인입된 고압의 압축공기가 튜브다이아프램(40)을 가압하면 측정용액관(50), 튜브다이아프램(40) 등 밸브(103)(105)(107)(111)에 의하여 샘플액배관에 갇혀 있는 샘플액은 파스칼의 법칙(Pascal's law)에 의하여 동일한 고압(8~16kgf/㎠)으로 가압된다.

이 경우, 갇혀진 샘플액은 비압축성이므로 가압이 되더라도 체적의 변화는 거의 없이 유지된다. 동시에, 냉각가온 슬리브(51) 내에 냉기를 냉각수단(52)에 의하여 인입시키면 측정용액관(50) 내의 액체는 냉각된다. 이 상태를 일정시간 유지시키면 다음의 현상이 발생한다.

도 3을 참조하면, 기체의 용해도는 압력이 높을수록 증가하며 온도가 낮을수록 증가한다. 헨리의 법칙(Henry's law)에 따르면, 일정량의 액체에 녹는 기체의 질량은 그 기체의 분압에 비례한다. 즉, 압력이 높으면 기체와 액체의 접촉표면을 통하여 나노 버블이 원활히 용해됨을 알 수 있다. 아울러, 액체에 녹는 기체의 양은 온도가 낮을수록 증가한다.

이와 같이, 샘플액에 존재하는 나노 버블(Nano bubble)은 대략 구 형상을 가지며, 구 형상의 경계면에 압력을 높이면 헨리의 법칙에 의해 구 안에 있는 기체의 분자가 액체속으로 녹아 들어가 나노 버블을 소멸시킬 수 있는 것이다. 이 경우, 밸브가 견딜 수 있는 범위 내에서 샘플액을 가압하는 것이 바람직하다.

즉, 부력에 의해 상승 소멸이 불가능한 나노 버블의 경우, 나노 버블을 함유한 액체의 압력을 고압(8~16kgf/㎠)으로 높이고 온도를 낮출 경우 기체의 용해가 용이해지므로 고압,저온 상태를 유지시키면 액체내의 나노 버블은 버블 가스 내부 공간으로부터 구형 접촉면을 통하여 갇혀진 가스 분자가 액체에 용해되면서 나노 버블이 소멸하는 것이다.

일련의 고압,저온 처리 과정이 일정시간 지속된 후 종료되면, 가열수단(53)을 통해 냉각가온 슬리브(51)에 온기를 공급하여 측정용액관(50) 내의 샘플액을 일정온도까지 상승시킨다. 또한, 밸브(117)의 개방(On)에 의하여 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간의 고압이 해지하며 밸브(114)를 개방(On)하여 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간을 저압(2~3kgf/㎠)으로 형성하면 측정용액관(50), 튜브다이아프램(40) 등 밸브(103)(105)(107)(111)에 의하여 샘플액배관ㅇ 갇혀 있는 샘플액은 저압(2~3kgf/㎠)으로 형성된다.

이후에, 밸브(115)를 개방(On)하여 샘플액을 질소로 저압 가압(2~3kgf/㎠)하면서 밸브(103)를 개방(On)하면 흐름추진탱크(30) 및 튜브다이아프램(40)은 저압가압 상태가 되면서 밸브(107)를 개방(On)하면 저압 질소가 밀어내는 힘에 의해 밸브(105)(111)가 폐쇄(Off)되어 있으므로 흐름추진탱크(30), 튜브다이아프램(40), 측정용액관(50)의 내부 및 그 사이 튜브내부에 있는 샘플액이 밸브(107)를 지나 파티클 센서(70)와 정유량 제어부(80)를 경유하여 폐액수거부(195)로 밀려나간다. 이때, 샘플액의 흐름량을 정유량 제어부(80)에 의하여 정량 흐름 조절하여 일정 정유량(ex, 10cc/min)으로 순차적으로 밀려 흘러간다.

측정용액관(50)과 파티클 센서(70) 사이의 튜브에 있는 샘플액이 밀려나가고 측정용액관(50)의 샘플액 일부(1/3 ~ 1/2)가 흘러나간 시점에 파티클 센서(70)를 통하여 파티클을 측정하면 샘플액 중에 나노 버블이 소멸된 상태이므로 측정하고자 하는 나노 사이즈의 파티클(고형물질)의 개수만을 측정할 수 있게 된다.

실제로, 파티클 센서(70)의 측정시간은 2분 내외 정도로 10cc/min × 2min = 20cc 정도의 측정 샘플액이 요구된다. 측정용액관(50)의 용적은 일례로 150cc정도이며 이후의 튜브 내경은 3.5㎜정도로서 튜브에 있는 액은 길이와 관계가 있으나 1m의 경우 10cc정도이므로 측정용액관(50)의 일부 용적만으로도 충분히 흐름 세정이 이루어질 수 있다.

이제, 나노버블 소멸장치의 세정 공정을 설명한다. 일련의 샘플액의 측정 사이클이 끝나면 새로운 측정을 위해 기존 장치내에 있는 구액을 신액으로 치환할 필요가 있다.

먼저, 밸브(103)(104)(108)(109)(111)(115)를 개방(On)하여 샘플액배관 내에 있는 샘플액을 질소 가압을 통하여 액위센서(94)의 액위 감지가 안될때까지 밀어낸 후 밸브(103)(104)를 폐쇄(Off)한다.

새로운 심규 샘플병(191)(192) 두개를 준비하여 하나의 샘플병(191)을 걸어놓고 밸브(101)(102)(103)(104)(105)를 개방(On)하여 샘플액을 튜브다이아프램(40) 쪽으로 흡입한 후 액위센서(92)의 감지에 의하여 밸브(103)를 폐쇄(Off)하면 배관내 액위(91)가 된다.

밸브(104)를 폐쇄(Off)한 상태에서 밸브(101)(105)(110)(111)를 개방(On)하면 샘플액은 샘플병(191)으로부터 초기흡입탱크(60)에 흡입되며 고액위센서(62)의 액위까지 채워진다. 이후에, 관련 모든 밸브(105)(110)(111)를 폐쇄(Off)하고 밸브(108)(109)를 개방(On)하면 초기흡입탱크(60)에 있는 샘플액은 폐액수거부(195)로 폐기된다.

만약, 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에 물(충진액)을 채우는 경우, 충진액용기(44)에 물을 채우고 밸브(118)(119)를 개방(On)한 후 휴대용 진공발생부(43)에 진공을 인가시키면 튜브다이아프램(40)과 고압가압탱크(42) 사이 공간에 물을 채울 수 있다. 이 경우, 고압/저압을 인가시 튜브다이아프램(40)에 물을 매개체로 가압을 수행할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 튜브다이아프램(40)을 통해 기체가 액체 속으로 침투되는 것을 방지한다.

지금까지 본 발명에 따른 나노버블 소멸장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

11: 질소라인 12: 압축공기라인
21~25: 압력조절밸브
30: 흐름추진탱크 40: 튜브다이아프램
42: 고압가압탱크 50: 측정용액관
51: 냉각가온 슬리브 60: 초기흡입탱크
70: 파티클 센서 80: 정유량 제어부
95: 증압실린더 101~119: 밸브
181: 메인라인 182: 분기라인
191,192: 샘플병 195: 폐액수거부

Claims

케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성하는 샘플액배관;
상기 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시키는 가압수단;
상기 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지하는 파티클 센서; 및
상기 파티클 센서로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어하는 정유량 제어부를 포함하며,
상기 샘플액배관에 연결되어 샘플액을 수용하는 튜브다이아프램을 구비하고,
상기 튜브다이아프램의 외부를 감싸며 튜브다이아프램을 가압하여 튜브다이아프램 내부의 샘플액 압력을 상승시키는 고압가압탱크를 포함하는 나노버블 소멸장치.
제1 항에 있어서,
상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 낮추는 냉각수단을 더 구비하는 나노버블 소멸장치.
제2 항에 있어서,
상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 높이는 가열수단을 더 구비하는 나노버블 소멸장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 고압가압탱크 내부의 압력을 파티클 센서의 기준압력인 제1 압력값보다 높은 제2 압력값으로 상승시키는 증압수단을 구비하는 나노버블 소멸장치.
제5 항에 있어서,
상기 고압가압탱크 내부에 튜브다이아프램을 감싸는 압축공기가 형성되어, 상기 증압수단이 압축공기의 압력을 상승시키는 나노버블 소멸장치.
제5 항에 있어서,
상기 고압가압탱크 내부에 튜브다이아프램을 감싸는 충진액이 형성되어, 상기 증압수단이 충진액의 압력을 상승시키는 나노버블 소멸장치.
제3 항에 있어서
상기 샘플액배관에 측정용액관이 연결되고,
상기 측정용액관의 외부를 감싸며 냉기 또는 온기를 공급받아 측정용액관 내부의 샘플액을 냉각 또는 가열시키는 냉각가온 슬리브를 포함하는 나노버블 소멸장치.
케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성하는 샘플액배관;
상기 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시키는 가압수단;
상기 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지하는 파티클 센서; 및
상기 파티클 센서로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어하는 정유량 제어부를 포함하며,
상기 샘플액배관에서 분기되어 파티클 센서 및 정유량 제어부를 바이패스하고 폐액수거부에 연결되는 라인에, 저액위센서 및 고액위센서를 갖고 샘플액을 흡입하는 초기흡입탱크가 구비되는 나노버블 소멸장치.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정유량 제어부는 샘플액 유동 방향으로 파티클 센서의 하류에 배치되는 나노버블 소멸장치.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플액배관으로의 샘플액 공급은 샘플병 또는 케미컬배관을 통해 이루어지는 나노버블 소멸장치.
케미컬 샘플액을 공급받아 흐르도록 통로를 형성하는 샘플액배관;
상기 샘플액배관의 샘플액 압력을 상승시키는 가압수단;
상기 샘플액배관에 연결되어 가압수단에 의해 가압된 샘플액을 통과시키고 통과되는 샘플액에 존재하는 파티클을 감지하는 파티클 센서; 및
상기 파티클 센서로 일정 유량의 샘플액이 흐르도록 제어하는 정유량 제어부를 포함하며,
상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 낮추는 냉각수단 및 상기 샘플액배관의 샘플액 온도를 높이는 가열수단을 더 구비하며,
상기 샘플액배관은, 샘플액 공급부로부터 파티클 센서를 연결하는 메인라인과, 상기 메인라인에서 분기되며 진공발생부에 연결되는 분기라인으로 구성되고;
상기 메인라인에 냉각수단이 연결되며, 상기 분기라인에 가압수단이 연결되는 나노버블 소멸장치.
제12 항에 있어서,
상기 진공발생부와 가압수단 사이에 샘플액을 흡입하는 흐름추진탱크가 구비되는 나노버블 소멸장치.