KR102638251B1

KR102638251B1 - 유체 드레인 장치

Info

Publication number: KR102638251B1
Application number: KR1020230097420A
Authority: KR
Inventors: 임광신; 유동욱
Original assignee: 엔비스아나 주식회사
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2023-07-26
Publication date: 2024-02-20
Also published as: KR102587910B1

Abstract

드레인 튜브의 분리 없이 유지보수가 가능한 본 발명의 일 측면에 따른 유체 드레인 장치는, 스프레이 챔버 내에서 샘플유체로부터 생성된 에어로졸 중 적어도 일부 액적들을 외부로 배출하는 유체 드레인 장치로서, 하우징: 상기 하우징의 상면에 형성된 제1 통과공을 통해 상기 스프레이 챔버에 연결되는 드레인 튜브; 상기 하우징의 바닥면으로부터 상기 하우징의 상면 방향인 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 드레인 튜브가 권취되는 튜브 고정 타워; 상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 샘플유체에 포함된 오염물을 분석하는 분석장치가 분석을 수행 중일때의 모드인 제1 모드에서 오픈되어 상기 드레인 튜브를 외부와 압력이 평형인 상태로 유지하여 상기 액적들이 상기 드레인 튜브 내에 체류되게 하고, 상기 분석장치가 분석을 수행하지 않을 때의 모드인 제2 모드에서 클로즈되는 압력제어밸브; 및 상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상시 온 상태로 동작하여 상기 제2 모드에서 상기 압력제어밸브가 클로즈되면 상기 드레인 튜브가 음압 상태가 되게 하여 상기 액적들을 외부로 토출시키는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 드레인 장치{Fluid Drain Apparatus}

본 발명은 오염물 분석에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 오염물 분석시 유체를 배출하는 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화 및 고성능화가 요구됨에 따라, 각 공정에서 발생되는 문제점을 해결하기 위해 다양한 분석 기술이 이용되고 있다. 일 예로, 웨이퍼 표면의 오염물질 분석을 위해, 웨이퍼의 표면을 스캐닝하여 샘플을 포집하고, 원자흡광분석(Atomic Absorption Spectroscopy), 유도결합질량분석(ICP-Mass Spectroscopy), 전반사 형광 X선 분석(Total X-ray Fluorescent Analyzer) 등의 기술을 이용하여 샘플 내의 오염물을 분석한다.

포집된 샘플을 분석장치로 도입하기 위한 장치(이하, '샘플 도입 장치'라 함)가 이용된다. 샘플 도입 장치는 포집된 샘플 중 일정 크기 미만의 액적은 분석장치로 공급하고, 일정 크기 이상의 액적은 외부로 배출한다. 이때, 일정 크기 이상의 액적을 외부로 배출하기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 연동 펌프(Peristaltic Pump: 10)가 이용된다.

도 1에 도시된 연동 펌프(10)는 연동 펌프(10)의 헤더에 부착된 롤러(30)에 의해 드레인 튜브(20)가 눌려짐에 따라 드레인 튜브(20) 내의 액적이 외부로 배출되는 구조이기 때문에, 드레인 튜브(20)가 롤러(30)에 의해 지속적으로 눌려지게 되어 드레인 튜브(10)의 손상이 발생될 수 밖에 없고, 이에 따라 드레인 튜브(10)를 주기적으로 교체해야 한다는 문제점이 있다.

또한, 연동 펌프(10)의 셋팅 방법에 따라 드레인 튜브(20)의 수명이 상이해질 수 있으므로, 드레인 튜브(20)의 수명을 예측하여 미리 드레인 튜브(20)를 교체하는 데에도 한계가 있고, 드레인 튜브(20) 교체를 위해서는 샘플을 획득하는 설비 또한 가동을 정지하여야 하므로 설비 가동률이 낮아진다는 문제점도 있다.

또한, 드레인 튜브(20)를 교체하지 않고 샘플 도입 장치를 장시간 운전하는 경우 드레인 튜브(20) 파손으로 인해 샘플이 누수(Leak)되어 환경 안전 위험 문제가 발생할 수 있다.

또한, 연동 펌프(10)는 분석장치에 연동되도록 설계되어 있기 때문에, 분석장치가 예기치 않은 상황으로 정지되는 경우 연동 펌프(10)도 함께 정지하므로 외부로 샘플이 배출될 수 없어 샘플 도입 장치 내에 샘플이 축적되고, 장시간 경과후에는 분석장치 내로 샘플이 넘치게 되어 분석장치가 셧다운 되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 드레인 튜브의 분리 없이 유지보수가 가능한 유체 드레인 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 드레인 튜브의 압력을 조절하여 스프레이 챔버 내의 유체를 배출시킬 수 있는 유체 드레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 분석장치의 가동 여부에 관계없이 스프레이 챔버 내의 유체를 배출시킬 수 있는 유체 드레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 중력에 의한 유체의 자연 배출시 드레인 튜브 내에서 유체가 체류하는 시간을 증가시킬 수 있는 유체 드레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 분석장치의 전원이 오프되는 경우에도 스프레이 챔버 내의 유체가 분석장치 내로 넘치게 되는 것을 방지할 수 있는 유체 드레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 유체 드레인 장치는, 스프레이 챔버 내에서 샘플유체로부터 생성된 에어로졸 중 적어도 일부 액적들을 외부로 배출하는 유체 드레인 장치로서, 하우징: 상기 하우징의 상면에 형성된 제1 통과공을 통해 상기 스프레이 챔버에 연결되는 드레인 튜브; 상기 하우징의 바닥면으로부터 상기 하우징의 상면 방향인 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 드레인 튜브가 권취되는 튜브 고정 타워; 상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 샘플유체에 포함된 오염물을 분석하는 분석장치가 분석을 수행 중일때의 모드인 제1 모드에서 오픈되어 상기 드레인 튜브를 외부와 압력이 평형인 상태로 유지하여 상기 액적들이 상기 드레인 튜브 내에 체류되게 하고, 상기 분석장치가 분석을 수행하지 않을 때의 모드인 제2 모드에서 클로즈되는 압력제어밸브; 및 상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상시 온 상태로 동작하여 상기 제2 모드에서 상기 압력제어밸브가 클로즈되면 상기 드레인 튜브가 음압 상태가 되게 하여 상기 액적들을 외부로 토출시키는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 유체 드레인 장치의 유지보수가 요구되는 경우 드레인 튜브를 분리시키지 않은 상태에도 슬라이딩 모듈을 이용하여 하우징을 유지보수를 위한 영역으로 이동시키는 것이 가능하므로 작업 편의성이 증대된다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 분석장치의 동작모드에 따라 압력제어밸브와 상시 온 상태로 동작하는 진공 펌프를 이용하여 드레인 튜브의 압력을 조절함으로써 스프레이 챔버 내의 유체를 외부로 배출하기 때문에, 유체 배출을 위해 드레인 튜브에 지속적으로 가해지던 물리력을 제거할 수 있어 드레인 튜브의 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 드레인 튜브의 수명이 연장되므로 드레인 튜브의 교체주기가 증가하게 되고, 이에 따라 드레인 튜브를 교체하지 않고 유체 도입 장치를 장시간 운전하는 경우에도 유체가 누수되는 것을 방지할 수 있어 환경 안전 위험 문제를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 드레인 튜브 교체 주기를 연장할 수 있어, 잦은 드레인 튜브 교환으로 인해 발생되는 설비 가동률 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 드레인 튜브를 나선형태로 권취하여 형성함으로써, 유체의 자연배출시 드레인 튜브 내에서 유체가 체류하는 시간을 증가시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 압력제어밸브가 오픈되어 있을 때에는 스프레이 챔버 내의 유체가 중력에 의해 자연배출되어 드레인 튜브 내에 체류하게 되고, 압력제어밸브가 클로즈되어 있을 때에는 진공 펌프에 의해 스프레이 챔버 내의 유체가 강제배출되므로 오염물 분석 시스템의 전원이 오프되는 경우에도 유체를 정상적으로 외부로 배출할 수 있어 스프레이 챔버 내의 유체가 분석장치 내로 넘치게 되어 분석장치가 셧다운 되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 연동 펌프를 이용하여 샘플을 외부로 배출하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 분석 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 에어로졸 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드레인 모듈의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 제1 모드에 따라 분석장치가 분석을 수행하고 있을 때의 샘플유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 제2 모드에 따라 분석장치가 분석을 종료했을 때의 샘플유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 유체 드레인 장치의 구현 예를 보여주는 도면.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 유체 드레인 장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 튜브 고정 타워의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 슬라이딩 모듈의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 유체 드레인 장치가 제1 영역에 위치했을 때를 보여주는 도면이다.
도 13은 유체 드레인 장치가 제2 영역에 위치했을 때를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 스토퍼의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 15 및 도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 고정 가이드의 구성을 보여주는 도면이다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 분석 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 분석 시스템(200)은 샘플유체 획득장치(210), 유체 도입장치(220), 및 분석장치(230)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 오염물 분석 시스템(200)은 스크러버(240)를 추가로 포함할 수 있다.

샘플유체 획득장치(210)는 오염물 분석을 위한 샘플유체를 획득한다. 일 실시예에 있어서, 샘플유체 획득장치(210)는 반도체 제조를 위한 공정의 진행 과정에서 샘플유체를 획득할 수 있다. 일 예로, 샘플유체 획득장치(210)는 웨이퍼 표면을 스캐닝함으로써 샘플유체를 획득할 수 있다. 다른 예로, 샘플유체 획득장치(210)는 반도체 공정에 이용되는 케미컬(Chemical)로부터 샘플유체를 획득할 수도 있다.

유체 도입장치(220)는 샘플유체 획득장치(210)에 의해 획득된 샘플유체를 분석장치(230)로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 유체 도입장치(220)는 에어로졸 장치(222) 및 유체 드레인 장치(223)를 포함한다.

에어로졸 장치(222)는 샘플유체 획득장치(210)로부터 공급되는 샘플유체로부터 에어로졸을 생성한다. 에어로졸 장치(222)의 구성을 도 3을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 에어로졸 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 에어로졸 장치(222)는 에어로졸 노즐(310) 및 스프레이 챔버(320)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 에어로졸 장치(222)는 캐리어 가스 도입부(330) 및 샘플유체 도입부(340)를 추가로 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 에어로졸 장치(222)는 도 3에 도시된 바와 같이, 메이크업 가스 도입부(350)를 추가로 포함할 수 있다.

에어로졸 노즐(310)은 샘플유체 획득장치(210)로부터 공급되는 샘플유체가 캐리어 가스(Carrier Gas)를 통해 도입되면, 도입된 샘플유체로부터 에어로졸(Aerosol)을 생성한다. 구체적으로, 캐리어 가스 도입부(330)를 통해 에어로졸 노즐(310)로 캐리어 가스가 주입되면, 에어로졸 노즐(310)의 선단에 발생하는 음압에 의해 샘플유체가 에어로졸 노즐(310)로 흡입된다. 에어로졸 노즐(310)은 흡입된 샘플유체로부터 에어로졸을 생성하여 스프레이 챔버(320) 내로 분무한다.

스프레이 챔버(320)는 내부에 에어로졸 노즐(310)을 수용함으로써, 에어로졸 노즐(310)에 의해 생성된 에어로졸이 그 내부에서 분사될 수 있도록 한다. 스프레이 챔버(320)는 에어로졸에서 제1 크기 미만의 제1 액적들(L1)을 분석장치(230)로 공급하기 위한 제1 포트(320a)와 제1 크기 이상의 제2 액적들(L2)을 유체 드레인 장치(223)를 통해 배출하기 위한 제2 포트(320b)가 형성된다.

일 실시예에 있어서, 스프레이 챔버(320)는 그 내부에 원통형의 벽이 설치되어, 그 내외에서 역방향으로 기류가 형성되도록 할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 중 비교적 크기가 작은 액적들, 예컨대 제1 액적들(L1)은 제1 포트(320a)를 통해 분석장치(230)로 이동된다. 또한, 에어로졸 중 비교적 크기가 큰 액적들, 예컨대 제2 액적들(L2)은 스프레이 챔버(320)의 내벽면에 충돌한 뒤 응집되어 제2 포트(320b)를 통해 유체 드레인 장치(223)로 배출된다.

캐리어 가스 도입부(330)는 샘플유체를 흡입하기 위한 캐리어 가스를 에어로졸 노즐(310)로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 캐리어 가스 도입부(330)는 캐리어 가스로써 불활성 가스를 에어로졸 노즐(310)로 공급할 수 있다. 일 예로, 불활성 가스로 아르곤(Ar) 가스가 이용될 수 있다.

샘플유체 도입부(340)는 샘플유체 획득장치(210)에 연결되어, 샘플유체 획득장치(210)로부터 제공되는 샘플유체를 에어로졸 노즐(310)로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 샘플유체 도입부(340)에 의해 공급되는 샘플유체는 캐리어 가스 도입부(330)에 의해 도입되는 캐리어 가스를 통해 에어로졸 노즐(310)로 공급될 수 있지만, 필요에 따라 샘플유체 도입부(340)는 샘플유체 도입을 위한 펌핑수단(미도시)을 추가로 이용하여 샘플유체를 에어로졸 노즐(310)로 공급할 수도 있다.

메이크업 가스 도입부(350)는 메이크업(Make-up) 가스를 스프레이 챔버(320)로 공급한다. 본 발명에 따른 에어로졸 장치(222)가 메이크업(Make-up) 가스 도입부(350)를 통해 스프레이 챔버(320)로 메이크업 가스를 공급하는 이유는 스프레이 챔버(320) 내에 캐리어 가스 이외의 다른 기체가 존재하지 않는 분위기를 형성하기 위한 것이다. 일 실시예에 있어서, 메이크업 가스는 캐리어 가스와 동일한 종류의 가스일 수 있다. 예컨대, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스가 메이크업 가스로 이용될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 유체 드레인 장치(223)는 스프레이 챔버(320)로부터 배출되는 제2 액적들을 배출하기 위한 것으로서, 드레인 튜브(224), 드레인 모듈(226), 및 컨트롤러(228)를 포함할 수 있다.

드레인 튜브(224)는 스프레이 챔버(320)에 형성된 제2 포트(320b)에 연결되어, 스프레이 챔버(320)에 축적된 샘플유체를 드레인 모듈(226)을 통해 외부로 배출한다. 일 실시예에 있어서, 드레인 튜브(224)는 샘플유체로부터 생성된 에어로졸 중 제2 액적들을 드레인 모듈(226)을 통해 외부로 배출한다. 또한, 드레인 튜브(224)는 스프레이 챔버(320)로 샘플유체가 도입되기 이전에 스프레이 챔버(320)에 기 축적되어 있던 순수(DIW)를 드레인 모듈(226)을 통해 외부로 배출할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 드레인 튜브(224)는 도 4에 도시된 바와 같이, 나선형 형태로 권취되어 형성될 수 있다. 본 발명에서 드레인 튜브(224)를 나선형 형태로 권취하여 형성하는 이유는 스프레이 챔버(320)에서 배출되는 제2 액적들 또는 순수의 배출 시간을 조절함으로써 제2 액적들 또는 순수가 드레인 튜브(224) 내에서 체류하는 시간을 증가시키기 위한 것이다.

다만, 드레인 튜브(224)의 길이가 너무 길어 드레인 튜브(224) 내에 제2 액적들 또는 순수가 과하게 축적되는 경우 진공 펌프(440)의 압력으로 흡입하는 것이 제한되고, 드레인 모듈(226)을 통해 제2 액적들 또는 순수가 배출될 수 없을 수 있기 때문에, 드레인 튜브(224)의 길이는 드레인 모듈(226)의 상태(예컨대, 드레인 모듈(226)의 펌핑 압력 등)에 따라 결정될 수 있다.

일 예로, 드레인 튜브(224)는 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 드레인 튜브(224)는 이에 한정되지 않고, 진공 펌프(440)에 의해 음압 상태가 되었을 때 드레인 튜브(224)의 외형을 유지한 상태로 샘플유체를 배출할 수 있는 재질이라면 그 종류에 제한 없이 다양한 종류의 재질로 형성될 수 있을 것이다.

드레인 모듈(226)은 드레인 튜브(224)에 연결되어 스프레이 챔버(320)로부터 드레인 튜브(224)를 통해 유입되는 제2 액적들 또는 순수를 스크러버(240)로 배출한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제2 액적들 또는 순수를 샘플유체로 기재하기로 한다.

일 실시예에 있어서, 드레인 모듈(226)은 제1 모드로 동작시 드레인 튜브(224)가 외부와 압력평형 상태(예컨대, 대기압 상태)가 되도록 하여 스프레이 챔버(320) 내의 샘플유체가 중력에 의해 자연적으로 낙하함으로써 드레인 튜브(224) 내에 체류되도록 하여 드레인 튜브(224) 외부로 배출되지 않게 한다. 또한, 드레인 모듈(226)은 제2 모드로 동작시 드레인 튜브(224)가 음압 상태가 되게 하여 스프레이 챔버(320)에 축적된 샘플유체 또는 드레인 튜브(224)에 체류중인 샘플유체를 스크러버(240)로 강제배출시킨다.

상술한 실시예에 있어서, 제1 모드는 분석장치(230)에 의해 분석동작이 수행되는 상태(또는 분석을 위한 대기상태인 모드)를 의미하고, 제2 모드는 분석장치(230)에 의해 분석이 종료된 상태의 모드를 의미한다. 즉, 제2 모드는 분석장치(230)에 의해 분석이 종료된 이후 분석장치(230)가 다시 분석 대기상태로 진입하기 이전의 상태를 의미하는 것일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 드레인 모듈(226)의 구성을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드레인 모듈의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 드레인 모듈(226)은 드레인 튜브(224)에 연결되어 드레인 튜브(224)를 통해 배출되는 샘플유체를 스크러버(240)로 배출한다. 이를 위해, 드레인 모듈(226)은 압력제어밸브(410), 바이패스 튜브(420), 제1 연결부재(430), 진공 펌프(440), 제1 연결튜브(450), 압력센서(510), 오류 검출부(520), 제2 연결튜브(530), 제2 연결부재(540), 및 제3 연결튜브(550)를 포함한다.

압력제어밸브(410)는 제1 모드에서 오픈되고, 제2 모드에서 클로즈되어 드레인 튜브(224)의 압력을 조절한다. 압력제어밸브(410)는 바이패스 튜브(420), 제2 연결부재(540), 제3 연결튜브(550), 및 제1 연결부재(430)를 통해 드레인 튜브(224)의 일단에 연결될 수 있다.

압력제어밸브(410)가 제1 모드에서 오픈됨에 따라 드레인 튜브(224)는 외부와 압력평형인 상태, 즉 대기압 상태가 되어, 스프레이 챔버(320) 내에 축적된 샘플유체가 중력에 의해 자연 배출되어 드레인 튜브(224) 내에 체류되게 한다. 즉, 제1 모드에서 압력제어밸브(410)가 오픈됨에 따라 진공 펌프(440)가 드레인 튜브(224)내에 체류중인 샘플유체를 흡입하는 것이 방지되어, 샘플유체가 드레인 튜브(224) 외부로 배출되지 않고 드레인 튜브(224) 내에 체류하게 된다.

상술한 바와 같이, 드레인 튜브(224)에 샘플유체가 체류하게 됨에 따라 분석장치(230)가 분석동작을 수행 중인 경우에도 드레인 튜브(224)가 샘플유체에 의해 막힌 상태로 유지되므로 분석감도와 감도 재현성이 향상될 수 있다.

한편, 압력제어밸브(410)는 제2 모드에서 클로즈됨으로써 진공 펌프(440)에 의해 드레인 튜브(224)가 음압 상태가 되도록 한다.

상술한 압력제어밸브(410)의 개폐는 도 2에 도시된 컨트롤러(228)에 의해 조절될 수 있다.

바이패스 튜브(420)는 압력제어밸브(410)를 제2 연결부재(540), 제3 연결튜브(550), 및 제1 연결부재(430)를 통해 드레인 튜브(224)에 연결시킨다. 일 실시예에 있어서, 바이패스 튜브(420)의 일단은 압력제어밸브(410)에 연결되고, 바이패스 튜브(420)의 타단은 제2 연결부재(540)에 연결된다. 이를 위해, 제2 연결부재(540)는 T자 형태로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제2 연결부재(540)의 제1 단자에는 제2 연결튜브(530)를 통해 압력센서(510)가 연결되고, 제2 연결부재(540)의 제2 단자에는 바이패스 튜브(420)가 연결되며, 제2 연결부재(540)의 제3 단자에는 제3 연결튜브(550)가 연결된다.

진공 펌프(440)는 상시 온 상태로 동작한다. 즉, 진공 펌프(440)는 제1 모드 및 제2 모드에서 항상 온 상태로 동작하여 펌핑동작을 수행한다. 본 발명에 따른 진공 펌프(440)는 상시 온 상태로 동작하지만, 제1 모드에서는 압력제어밸브(410)가 오픈됨에 따라 바이패스 튜브(420)를 통해 외기를 흡입하게 되고, 제2 모드에서는 압력제어밸브(410)가 클로즈됨에 따라 펌핑동작에 의해 드레인 튜브(224)가 음압 상태가 되므로 드레인 튜브(224)에 체류중이거나 스프레이 챔버(320)에 축적된 샘플유체를 흡입하게 된다. 진공 펌프(440)는 흡입된 샘플유체를 스크러버(240)로 배출한다. 일 예로, 진공 펌프(440)는 저진공 펌프로 구현될 수 있다. 다른 예로, 진공 펌프(440)는 다이어프램(Diaphragm) 또는 피에조 일렉트릭 펌프(Piezo Electric Pump)로 구현될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 모드에서 진공 펌프(440)가 외기를 보다 용이하게 흡입할 수 있도록 하기 위해 바이패스 튜브(420)의 길이는 드레인 튜브(224)의 길이보다 짧도록 형성될 수 있다. 이는 바이패스 튜브(420)의 길이가 드레인 튜브(224)의 길이와 비슷하거나 드레인 튜브(224)의 길이보다 긴 경우 제1 모드에서 진공 펌프(440)가 외기가 아닌 드레인 튜브(224)에 체류중인 샘플유체를 흡입하여 강제배출 시킬 수 있기 때문이다.

상술한 진공 펌프(440)의 압력은 도 2에 도시된 컨트롤러(228)에 의해 조절될 수 있다.

제1 연결튜브(450)는 진공 펌프(440)를 드레인 튜브(224)에 연결시킨다. 제1 연결튜브(450)는 제1 연결부재(430)를 통해 드레인 튜브(224)에 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 연결부재(430)는 T자 형태로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 연결부재(430)의 제1 단자에는 제1 연결튜브(450)가 연결되고, 제1 연결부재(430)의 제2 단자에는 드레인 튜브(224)가 연결되며, 제2 연결부재(540)의 제3 단자에는 제3 연결튜브(550)가 연결된다.

압력센서(510)는 제2 연결튜브(530) 및 제2 연결부재(540)를 통해 바이패스 튜브(420)에 연결되고, 제2 연결튜브(530), 제2 연결부재(540), 제3 연결 튜브(550), 및 제1 연결 부재(430)를 통해 드레인 튜브(224)에 연결되어 드레인 튜브(224) 및 바이패스 튜브(420)의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과값을 오류 검출부(520)로 전송한다.

오류 검출부(520)는 압력센서(510)에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 기준값을 기준으로 변화가 없는 경우 진공 펌프(440)가 미구동 상태인 것으로 판단하여 알람을 발생시킨다. 또한, 오류 검출부(520)는 압력센서(510)에 의해 검출된 압력이 변화되지만, 미리 정해진 기준범위를 벗어난 영역에서 변화되고 있는 경우 진공 펌프(440) 또는 압력제어밸브(410)가 이상동작 하는 것으로 판단하여 알람을 발생시킨다. 일 실시예에 있어서, 오류 검출부(520)는 시각적 알람신호 또는 청각적 알람신호를 이용하여 진공 펌프(440)의 미구동 여부를 외부로 알릴 수 있다.

제2 연결튜브(530)는 압력센서(510)를 제2 연결부재(540)를 통해 바이패스 튜브(420) 및 드레인 튜브(224)에 연결시킨다.

제3 연결튜브(550)는 제2 연결부재(540)와 제1 연결부재(430)를 연결시킨다.

컨트롤러(228)는 미리 정해진 제어 시퀀스에 따라 드레인 모듈(226)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 컨트롤러(228)는 미리 정해진 제어 시퀀스에 따라 압력제어밸브(410)의 개폐를 제어한다. 또한, 컨트롤러(228)는 진공 펌프(440)의 압력 또는 동작 속도(Hz)을 조절한다. 일 실시예에 있어서 컨트롤러(228)는 미리 정해진 제어 시퀀스를 자동으로 실행할 수 있는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이 외에도, 컨트롤러(228)는 드레인 모듈(226)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는 컨트롤러(228)가 진공 펌프(440)의 압력 또는 동작 속도도 조절하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에 있어서, 진공 펌프(44)의 압력 또는 동작 속도는 별도의 펌프 컨트롤러에 의해 수행될 수도 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 오류 검출부(520)는 컨트롤러(228)와 별개의 구성인 것으로 기재하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 오류 검출부(520)가 별도로 구성되지 않고, 컨트롤러(228)가 오류 검출부(520)의 기능을 수행할 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존의 연동 펌프에 포함된 롤러에 의해 드레인 튜브가 눌려짐에 따라 유체를 외부로 배출하는 방식이 아니라, 드레인 모듈(226)이 드레인 튜브(224)의 압력을 조절함으로써 샘플유체가 자연적으로 낙하하거나 강제배출되게 하는 방식이기 때문에, 샘플유체의 외부 배출을 위해 드레인 튜브(224)에 가해지던 물리력을 제거할 수 있어 드레인 튜브(224)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 드레인 튜브(224)의 손상이 방지됨으로 인해 드레인 튜브(224)의 수명이 연장될 수 있고, 이로 인해 드레인 튜브(224)의 교체 주기가 길어지게 되므로 드레인 튜브(224)의 잦은 교체로 인한 설비 중단 시간을 감소시킬 수 있어 설비 가동률이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 드레인 모듈(226)의 온오프는 분석장치(230)의 온오프와 연동되지 않기 때문에, 분석장치(230)가 예상치 못한 상황에서 강제로 종료되는 경우에도 드레인 모듈(226)은 정상적으로 작동하게 된다. 이에 따라, 스프레이 챔버(320)에 축적된 샘플유체를 정상적으로 외부로 배출할 수 있어, 스프레이 챔버(320) 내의 샘플유체가 분석장치(230)로 넘치는 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 압력센서(510)를 통해 진공 펌프(440)의 구동 상태를 실시간으로 확인할 수 있어, 진공 펌프(440)가 구동되지 않는 문제가 발생될 경우 설비(예컨대, 샘플유체 획득장치 등)의 가동을 중지시킬 수 있어, 진공 펌프(440) 미구동으로 인해 스프레이 챔버(320) 내에서 샘플유체가 축적되어 분석장치(230)로 넘치는 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면 분석장치(230)는 샘플유체에 포함된 오염물을 분석한다. 구체적으로, 분석장치(230)는 스프레이 챔버(320)의 제1 포트(320a)에 연결되어 제1 포트(320a)를 통해 공급되는 제1 액적들을 기초로 샘플유체에 포함된 미량의 금속이온을 검출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분석장치(230)는 유도결합 플라즈마 질량분석장치(ICP-Mass Spectroscopy)일 수 있다.

스크러버(240)는 드레인 모듈(226)로부터 배출되는 샘플유체가 수집된다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 오염물 분석 과정 중 샘플유체의 흐름에 대해 설명한다.

도 5는 제1 모드에 따라 분석장치가 분석을 수행하고 있을 때의 샘플유체의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스프레이 챔버(320) 내로 샘플유체가 공급되어 에어로졸이 생성되고, 제1 액적들(L1)은 제1 포트(320a)를 통해 분석장치(230)로 공급된다. 또한, 압력제어밸브(410)가 오픈 상태로 유지되기 때문에, 샘플유체가 중력에 의해 자연적으로 낙하하여 드레인 튜브(224) 내에 체류하고 외부로 배출되지 않는다. 이때, 진공 펌프(440)는 온 상태이지만 바이패스 튜브(420)의 길이가 드레인 튜브(224)의 길이보다 짧기 때문에 진공 펌프(440)는 드레인 튜브(224) 내의 샘플유체를 흡입할 수는 없어, 샘플유체는 드레인 튜브(224) 내에서 체류하게 되고 외부로 배출되지 않는다.

도 6은 제2 모드에 따라 분석장치가 분석을 종료했을 때의 샘플유체의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 분석장치(230)에 의한 분석이 종료되었으므로, 스프레이 챔버(320) 내로 샘플유체의 공급은 정지되고, 압력제어밸브(410)는 클로즈된다. 이때에도, 세정 목적 또는 분석 장치(230)의 보호를 위해 순수가 외부에서 스프레이 챔버(320) 내로 공급될 수 있다. 진공 펌프(440)는 상시 온 상태로 동작하기 때문에, 드레인 튜브(224)가 음압 상태가 되므로 드레인 튜브(224)내에 체류 중이던 샘플유체(제2 액적들 또는 순수)와 스프레이 챔버(320) 내에 축적된 샘플유체(제2 액적들 또는 순수)가 진공 펌프(440)의 압력에 의해 외부로 강제배출된다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시하지는 않았지만, 도 5 및 도 6에 도시된 공정을 수행하는 과정 중에 압력센서(510)는 드레인 튜브(224) 및 바이패스 튜브(420)의 압력을 센싱하고, 오류 검출부(520)는 압력센서(510)에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 기준값을 기준으로 변화가 없는 경우 진공 펌프(440)가 미구동 상태인 것으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다. 또한, 오류 검출부(520)는 압력센서(510)에 의해 검출된 압력이 변화되지만, 미리 정해진 기준범위를 벗어난 영역에서 변화되고 있는 경우 진공 펌프(440) 또는 압력제어밸브(410)가 이상동작 하는 것으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다.

도 2에 도시된 유체 드레인 장치의 구현 예가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스프레이 챔버(320)는 분석장치(230)의 일측벽에 부착되고, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 드레인 장치(223)는 스프레이 챔버(320)의 하측에 배치된다. 도 7에서 알 수 있듯이, 유체 드레인 장치(223)는 드레인 튜브(224)를 통해 스프레이 챔버(320)에 연결된다.

이하, 본 발명에 따른 유체 드레인 장치(223)의 구성을 도 8 내지 도 15를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 유체 드레인 장치의 구성을 보여주는 사시도이다. 도 8a 내지 도 8d에서 도 2 및 도 3에서 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도번을 부여하기로 한다.

도 7, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 유체 드레인 장치(223)는 스프레이 챔버(320)에 드레인 튜브(224)를 통해 연결되고, 스프레이 챔버(320) 내에서 샘플유체로부터 생성된 에어로졸 중 미리 정해진 크기 이상의 액적들(제2 액적들) 또는 순수를 외부로 배출한다. 이하 설명의 편의를 위해, 미리 정해진 크기 이상의 액적들 및 순수를 샘플유체로 기재하기로 한다.

유체 드레인 장치(223)는 도 7 및 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 하우징(800), 드레인 튜브(224), 튜브 고정 타워(810), 압력제어밸브(410), 바이패스 튜브(420), 제1 연결부재(430), 진공 펌프(440), 압력센서(510), 제2 연결튜브(530), 제2 연결부재(540), 및 제3 연결튜브(550)를 포함한다.

하우징(800)은 유체 드레인 장치(223)를 구성하는 구성들을 내부에 수용함으로써 유체 드레인 장치(223)의 구성들을 보호한다. 일 실시예에 있어서, 하우징(800)의 상면(802) 중 일부는 하우징(800)의 커버(804)로 구현될 수 있다.

커버(804)는 유체 드레인 장치(223)의 유지 보수를 위해, 하우징(800)의 상면(802)에 하우징(800)의 높이 방향인 제1 방향(D1)으로 개폐가 가능하도록 힌지 결합될 수 있다.

하우징(800)의 상면(802)에는 드레인 튜브(224)가 관통하는 제1 통과공(TH1)이 형성될 수 있다.

드레인 튜브(224)는 하우징(800)의 상면(802)에 형성된 제1 통과공(H1)을 통해 스프레이 챔버(320)에 연결된다.

일 실시예에 있어서, 드레인 튜브(224)는 제1 내지 제4 드레인 튜브(224a~224d)로 구성될 수 있다. 제1 드레인 튜브(224a)는 도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 드레인 튜브(224) 중 스프레이 챔버(320)에서 제1 통과공(TH1)까지 연결되는 부분이다. 제2 드레인 튜브(224b)는 도 8b 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 드레인 튜브(224) 중 튜브 고정 타워(810)에 권취되는 부분이다. 제3 드레인 튜브(224c)는 도 8b 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 드레인 튜브(224) 중 제1 통과공(TH1)에서 제2 드레인 튜브(224b)의 일단까지 연결되는 부분이다. 제4 드레인 튜브(224d)는 도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 드레인 튜브(224) 중 제2 드레인 튜브(224b)의 타단에서 진공 펌프(440)의 입력단까지 연장되는 부분이다.

이때, 제1 내지 제3 드레인 튜브(224a. 224b, 224c)가 도 4에서 드레인 튜브(224)에 대응되는 부분이고, 제4 드레인 튜브(224d)는 도 4에서 제1 연결튜브(450)에 대응되는 부분이다.

상술한 실시예에 있어서, 제2 드레인 튜브(224b) 및 제3 드레인 튜브(224c)는 일체로 형성될 수 있다.

튜브 고정 타워(810)는 하우징(800)의 바닥면(806)으로부터 하우징(800)의 상면(802) 방향인 제1 방향(D1)으로 연장되도록 형성된다. 튜브 고정 타워(810)에는 드레인 튜브(224) 중 제2 드레인 튜브(224b)가 권취된다.

일 실시예에 있어서, 튜브 고정 타워(810)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 제2 드레인 튜브(224b)의 권취를 위해 복수개의 지지기둥(812a~812d), 제1 결합부재(814), 및 제2 결합부재(816)를 포함할 수 있다.

복수개의 지지기둥(812a~812d)은 하우징(800)의 바닥면(806)으로부터 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 튜브 고정 타워(810)는 제1 지지기둥(812a), 제2 지지기둥(812b), 제3 지지기둥(812c), 및 제4 지지기둥(812d)을 포함할 수 있다. 제1 지지기둥(812a) 및 제2 지지기둥(812b)은 하우징(800)의 전후 방향인 제2 방향(D2)을 기준으로 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제3 지지기둥(812c) 및 제4 지지기둥(812d)은 하우징(800)의 좌우 방향인 제3 방향(D3)을 기준으로 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치된다.

이에 따라, 제1 내지 제4 지지기둥(812a~812d)의 배치에 의해 제1 내지 제4 지지기둥(812a~812d) 내부에 빈 공간이 형성된다. 본 발명에서 튜브 고정 타워(810)를 다각기둥 또는 원기둥 형상으로 형성하지 않고, 4개의 지지기둥(812a~812d)을 이용하여 그 내부에 빈 공간이 형성되도록 하는 이유는, 모든 방향에서 제2 드레인 튜브(224b) 내의 액적의 존재를 용이하게 확인하거나 모든 방향에서 튜브 고정 타워(810)에 제2 드레인 튜브(224b)가 권취되어 있는 상태를 확인하기 위한 것이다.

즉, 튜브 고정 타워(810)를 다각기둥 또는 원기둥 형상으로 형성하는 경우에는, 제2 드레인 튜브(224b)의 권취 상태를 모든 방향에서 육안으로 확인할 수 없지만, 튜브 고정 타워(810)를 4개의 지지기둥(812a~812d)으로 형성하게 되면 특정 지지기둥 측에서 반대측 지지기둥에서의 제2 드레인 튜브(224b)의 권취 상태를 육안으로 확인할 수 있어, 모든 방향에서 튜브 고정 타워(810)에 제2 드레인 튜브(224b)가 권취되어 있는 상태를 확인할 수 있다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 각 지지기둥(812a~812d)에는 제2 드레인 튜브(224b)의 고정을 위한 복수개의 수용 홈(818)이 제1 방향(D1)을 따라 소정 간격 이격되어 형성되어 있다.

일 실시예에 있어서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제2 드레인 튜브(224b)는 제2 드레인 튜브(224b) 내에서 샘플유체의 체류 시간이 증가되도록 튜브 고정 타워(810)에 나선형 형태로 권취될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 드레인 튜브(224b)는 각 지지기둥(812a~812d)의 수용 홈(818)들 중 제1 열의 수용홈(818_1)에 순차적으로 권취된 이후 제1 열의 아래에 배치된 제2 열의 수용홈(818_2)에 순차적으로 권취되는 방식으로 권취됨으로써 전체적으로 튜브 고정 타워(810)에 나선형 형태로 권취될 수 있다.

제1 결합부재(814)는 복수개의 지지기둥(812a~812d)의 하측을 하우징(800)에 결합시킨다. 일 실시예에 있어서, 제1 결합부재(814)는 제1 지지기둥(812a)의 하측이 결합되는 제1 영역(814a), 제2 지지기둥(812b)의 하측이 결합되는 제2 영역(814b), 제3 지지기둥의 하측이 결합되는 제3 영역(814c), 및 제4 지지기둥(812d)의 하측이 결합되는 제4 영역(814d)을 포함하도록 십자가 형상으로 형성될 수 있다. 제1 결합부재(814)는 하우징(800)의 바닥면(806)에 결합된다.

제2 결합부재(816)는 복수개의 지지기둥(812a~812d)의 상측을 하우징(800)에 결합시킨다. 일 실시예에 있어서, 제2 결합부재(816)는 제1 지지기둥(812a)의 상측이 결합되는 제1 영역(816a), 제2 지지기둥(812b)의 상측이 결합되는 제2 영역(816b), 제3 지지기둥의 상측이 결합되는 제3 영역(816c), 및 제4 지지기둥(812d)의 상측이 결합되는 제4 영역(816d)을 포함하도록 십자가 형상으로 형성될 수 있다. 제2 결합부재(816)는 하우징(800)의 후면(807)에 결합된다.

압력제어밸브(410)는 제2 드레인 튜브(224b)에 연결되도록 하우징(800)의 내부에 설치된다. 압력제어밸브(410)는 제1 모드에서 오픈되어 제2 드레인 튜브(224b)를 외부와 압력이 평형인 상태로 유지하여 샘플유체들이 제2 드레인 튜브(224b) 내에 체류되게 하고, 제2 모드에서 클로즈된다.

일 실시예에 있어서, 압력제어밸브(410)는 바이패스 튜브(420), 제2 연결부재(540), 제3 연결튜브(550), 및 제1 연결부재(430)를 통해 제2 드레인 튜브(224b)에 연결될 수 있다. 즉, 바이패스 튜브(420)의 일단은 압력제어밸브(410)에 연결되고, 바이패스 튜브(420)의 타단은 T자 형태로 형성된 제2 연결부재(540)의 제2 단자에 연결되며, 제3 연결튜브(550)의 일단은 제2 연결부재(540)의 제3 단자에 연결되며, 제3 연결튜브(550)의 타단은 T자 형태로 형성된 제1 연결부재(430)의 제3 단자에 연결되고, 제2 드레인 튜브(224b)의 일단은 제1 연결부재(430)의 제2 단자에 연결됨으로써 압력제어밸브(410)가 제2 드레인 튜브(224b)에 연결된다.

진공 펌프(440)는 제2 드레인 튜브(224b)에 연결되도록 하우징(800)의 내부에 설치된다. 진공 펌프(440)는 상시 온 상태로 동작하여 제2 모드에서 압력제어밸브(410)가 클로즈되면 제2 드레인 튜브(224b)가 음압 상태가 되게 하여 샘플유체를 외부로 토출시킨다.

일 실시예에 있어서, 진공 펌프(440)는 제4 드레인 튜브(224d) 및 제1 연결부재(430)를 통해 제2 드레인 튜브(224b)에 연결될 수 있다. 즉, 제4 드레인 튜브(224d)의 일단은 진공 펌프(440)의 입력단에 연결되고, 제4 드레인 튜브(224d)의 타단은 제1 연결부재(430)의 제1 단자에 연결되며, 제2 드레인 튜브(224b)의 일단은 제1 연결부재(430)의 제2 단자에 연결됨으로써, 진공 펌프(440)가 제2 드레인 튜브(224b)에 연결된다.

상술한 실시예에 있어서, 제1 모드에서 진공 펌프(440)가 외기를 보다 용이하게 흡입할 수 있도록 하기 위해 바이패스 튜브(420)의 길이는 제2 드레인 튜브(224b)의 길이보다 짧도록 형성될 수 있다. 이는 바이패스 튜브(420)의 길이가 제2 드레인 튜브(224b)의 길이와 비슷하거나 제2 드레인 튜브(224b)의 길이보다 긴 경우 제1 모드에서 진공 펌프(440)가 외기가 아닌 제2 드레인 튜브(224b)에 체류중인 샘플유체를 흡입하여 강제배출 시킬 수 있기 때문이다.

압력센서(510)는 제2 연결튜브(530) 및 제2 연결부재(540)를 통해 바이패스 튜브(420)에 연결되고, 제2 연결튜브(530), 제2 연결부재(540), 제3 연결튜브(550), 및 제1 연결부재(430)를 통해 제2 드레인 튜브(224b)에 연결된다. 즉, 제2 연결튜브(530)의 일단은 압력센서(510)에 연결되고 제2 연결튜브(530)의 타단은 제2 연결부재(540)의 제1 단자에 연결되고, 제3 연결튜브(550)의 일단은 제2 연결부재(540)의 제3 단자에 연결되고 제3 연결튜브(550)의 타단은 제1 연결부재(430)의 제3 단자에 연결됨으로써 압력센서(510)가 제2 드레인 튜브(224b) 및 바이패스 튜브(420)에 연결된다. 이를 통해, 압력센서(510)는 바이패스 튜브(420) 및 제2 드레인 튜브(224b)의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과값을 오류 검출부(미도시)로 전송한다.

한편, 본 발명에 따른 유체 드레인 장치(223)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징(800)을 좌우 방향인 제3 방향(D3)을 따라 좌우로 이동시키기 위한 슬라이딩 모듈(1000)을 더 포함하 수 있다. 본 발명에서, 유체 드레인 장치(223)가 슬라이딩 모듈(1000)을 포함하는 이유는, 유체 드레인 장치(223)의 유지보수가 요구될 때, 분석장치(230)나 스프레이 챔버(320) 등을 포함한 타 구성요소들로부터의 간섭이 없는 영역으로 슬라이딩 모듈(1000)을 통해 유체 드레인 장치(223)를 이동시킬 수 있어 유체 드레인 장치(223)의 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있기 때문이다. 또한, 유체 드레인 장치(223)가 슬라이딩 모듈(1000)을 포함하기 때문에 분석장치(230) 또는 스프레이 챔버(320)의 유지보수가 요구되는 경우 유체 드레인 장치(223)를 이동시킬 수 있어, 유체 드레인 장치(223)로 인한 작업 간섭을 제거하여 분석장치(230)나 스프레이 챔버(320)의 유지보수를 용이하게 수행할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 모듈(1000)은 고정 프레임(1010) 및 슬라이딩 프레임(1020)을 포함한다.

고정 프레임(1010)은 하우징(800)의 하부에서 하우징(800)을 지지하는 하우징 지지부재(1030)에 결합된다. 고정 프레임(1010)의 일측에는 제3 방향으로 연장되어 형성된 제1 가이드 레일(1012)가 형성되고, 고정 프레임(1010)의 타측에는 제2 방향(D2)을 기준으로 제1 가이드 레일(1012)과 마주보도록 배치된 제2 가이드 레일(1014)이 형성된다.

슬라이딩 프레임(1020)은 하우징(800)의 하면(808)에 결합된다. 슬라이딩 프레임(1020)의 일측에는 제1 가이드 레일(1012)을 따라 슬라이딩 가능하도록 제1 슬라이딩 레일(1022)이 제3 방향(D3)으로 연장되어 형성되고, 슬라이딩 프레임(1020)의 타측에는 제2 가이드 레일(1014)을 따라 슬라이딩 가능하도록 제2 슬라이딩 레일(1024)이 제3 방향(D3)으로 연장되어 형성된다.

일 실시예에 있어서, 슬라이딩 프레임(102)이 고정 프레임(1020) 상에서 보다 원활하게 슬라이딩 될 수 있도록, 고정 프레임(1010) 및 슬라이딩 프레임(1020)은 마찰계수가 미리 정해진 기준치 이하의 값을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

한편, 고정 프레임(1010)의 일단(예컨대, 슬라이딩 프레임(1020)이 전진하는 방향 측)에는 제1 방향(D1)으로 돌출되도록 제1 스토퍼(1016)가 결합된다. 제1 스토퍼(1016)는 슬라이딩 프레임(1020)이 제3 방향(D3)으로 과도하게 이동함에 의해 고정 프레임(1010)으로부터 이탈하게 되는 것을 방지한다. 즉, 슬라이딩 프레임(1020)은 제3 방향(D3)으로 이동시 제1 스토퍼(1016)에 접촉됨에 의해 그 이동이 정지하게 된다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 유체 드레인 장치(223)는 슬라이딩 프레임(1020)의 하면에 고정 프레임 측으로 돌출되어 형성된 제2 스토퍼(1026)를 더 포함할 수 있다. 제2 스토퍼(1026)는 슬라이딩 프레임(1020)이 제3 방향(D3)으로 이동하여 원하는 위치에 도달하였을 때 슬라이딩 프레임(1020)의 위치를 고정시킨다. 이를 위해, 고정 프레임(1010)에는 제2 스토퍼(1026)가 관통되는 슬롯(1018)이 제3 방향(D3)으로 연장되는 형태로 형성되고, 슬롯(1018)을 통해 관통된 제2 스토퍼(1026)에 결합부재(미도시, 예컨대 너트 등)가 체결됨으로써 슬라이딩 프레임(1020)이 해당 위치에서 고정 프레임(101)에 결합된다. 한편, 제2 스토퍼(1026)는 제1 스토퍼(1016)과 유사하게 슬라이딩 프레임(1020)이 제3 방향(D3)으로 과도하게 이동함에 의해 고정 프레임(1010)으로부터 이탈하게 되는 것을 방지할 수도 있다. 이러한 실시예에 따를 때, 제1 스토퍼(1016)는 슬라이딩 프레임(1020)이 제3 방향(D3) 중 우측방향으로 이탈하는 것을 방지하고, 제2 스토퍼(1026)는 슬라이딩 프레임(1020)이 제3 방향(D3) 중 좌측방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유체 드레인 장치(223)가 슬라이딩 모듈(1000)을 포함하기 때문에, 유체 드레인 장치(223)를 제3 방향(D3)으로 손쉽게 움직일 수 있어, 유체 드레인 장치(223)의 유지 보수가 용이해진다. 구체적으로, 샘플유체의 분석을 위해 유체 드레인 장치(223)를 사용하고자 하는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 유체 드레인 장치(223)의 하우징(800)이 제1 스토퍼(1016)에 접촉할 때까지 도 12 상에서 우측 방향의 제1 영역으로 이동시킨다.

또한, 유체 드레인 장치(223)의 유지 보수, 분석장치(230)의 유지 보수, 또는 스프레이 챔버(320)의 유지 보수가 요구되는 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 유체 드레인 장치(223)를 좌측 방향의 제2 영역으로 이동시킨다. 이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 원하는 위치까지 유체 드레인 장치(223)가 이동되면, 제2 스토퍼(1026)에 결합부재를 체결함으로써 유체 드레인 장치(223)의 위치를 고정시키게 된다. 한편, 분석장치(230)나 스프레이 챔버(320)의 유지보수를 위해 유체 드레인 장치(223)가 도 13에 도시된 바와 같이 좌측으로 이동되어 있는 경우에는, 유체 드레인 장치(223)는 정상적으로 동작할 수 있다.

상술한 실시예에 따를 때, 유체 드레인 장치(223)가 좌우로 이동하더라도 드레인 튜브(124)가 손상되거나, 드레인 튜브(124)가 튜브 고정 타워에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 드레인 튜브(224)는 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있고, 특히, 제3 드레인 튜브(124c)는 유체 드레인 장치(223)의 좌우 이동 거리를 고려하여 유체 드레인 장치(223)의 변위에 따라 결정되는 마진 길이를 포함하는 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유체 드레인 장치(223)는 진공 펌프(440)에 의해 제2 드레인 튜브(224b)로부터 흡입된 샘플유체를 외부의 스크러버(도 2의 240)까지 배출하기 위한 제1 배출튜브(560)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 제1 배출튜브(560)의 일단은 진공 펌프(440)의 출력단에 연결되고, 제1 배출튜브(560)의 타단은 스크러버(240)에 연결될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 배출 튜브(560)는 하우징(800)의 일측벽(809)에 형성된 제2 통과공(TH2)을 통과하여 스크러버(240)까지 연결될 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는 제1 배출 튜브(560)가 하나의 튜브로 구성되는 것으로 설명하였다. 하지만, 다른 실시예에 있어서, 제1 배출 튜브(560)는 진공 펌프(440)의 출력단에서 제2 통과공(TH2)까지 연장되는 제1-1 배출튜브(560a)와 제2 통과공(TH2)에서 스크러버(240)까지 연장되는 제1-2 배출튜브(560b)로 구성될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 유체 드레인 장치(223)는 하우징(800)의 내부 바닥에 수집된 샘플유체를 외부의 스크러버(도 2의 240)까지 배출하기 위한 제2 배출 튜브(570)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 제2 배출튜브(570)의 일단은 하우징(800)의 일측벽(809_1) 하부에 형성된 제3 통과공(TH3)에 연결되고, 제2 배출튜브(570)의 타단은 스크러버(240)에 연결될 수 있다. 이때, 제3 통과공(TH3)은 하우징(800)의 일측벽(809_1)에서 하우징(800)의 내부 바닥에 수집된 샘플유체가 외부로 원활하게 배출될 수 있는 위치에 형성될 수 있다.

상술한 실시예에 따를 때, 유체 드레인 장치(223)는 하우징(800)의 내부 바닥에 수집된 샘플유체의 양을 확인하기 위한 누설 확인 센서(590)을 더 포함할 수 있다. 누설 확인 센서(590)는 하우징(800)의 바닥면(806)에 설치되어, 하우징(800)의 내부 바닥에 수집되는 샘플 유체의 존재를 확인하여 그 결과를 컨트롤러(228)로 전송한다.

상술한 실시예들에 있어서, 유체 드레인 장치(223)는, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 제1 배출튜브(560) 및 제2 배출튜브(570)를 고정하기 위한 튜브 고정 가이드(600)를 더 포함할 수 있다. 튜브 고정 가이드(600)는 하우징(800)의 하부에 설치된다. 보다 구체적으로, 튜브 고정 가이드(600)는 고정 프레임(1010)에 결합될 수 있도록 설치될 수 있다.

튜브 고정 가이드(600)에는 제1 배출튜브(560) 및 제2 배출튜브(570)가 수용되어 고정되는 수용 홈(610)이 제3 방향(D3)을 따라 연장되어 형성된다. 일 실시예에 있어서, 수용 홈(610) 내부에서 제1 배출튜브(560) 및 제2 배출튜브(570)가 연장되는 방향은 스크러버(240)의 위치에 따라 결정될 수 있다. 일 예로, 스크러버(240)가 하우징(800) 일측벽(809_1)과 반대되는 타측벽(809_2) 측에 위치하는 경우, 제1 배출튜브(560) 및 제2 배출튜브(570)는 수용 홈(610) 내부에서 하우징(800)의 일측벽(809_1)으로부터 하우징(800)의 타측벽(809_2) 방향으로 연장되도록 수용될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 튜브 고정 가이드(600)는 제3 결합부재(620)를 통해 고정 프레임(1010)에 결합될 수 있다. 한편, 제3 결합부재(620)가 도 15b에 도시된 바와 같이 수용 홈(610)의 개방 영역을 감싸도록 배치되기 때문에, 수용 홈(610)에 수용된 제1 배출튜브(560) 및 제2 배출튜브(570)가 수용 홈(610)으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 오염물 분석 시스템 210: 샘플유체 획득장치
220: 유체 도입 장치 222: 에어로졸 장치
223: 유체 드레인 장치 224: 드레인 튜브
226: 드레인 모듈 230: 분석장치
240: 스크러버 410: 압력제어밸브
420: 바이패스 튜브 440: 진공 펌프
510: 압력센서 520: 오류 검출부
600: 튜브 고정 가이드 800: 하우징
810: 튜브 고정 타워 1000: 슬라이딩 모듈

Claims

스프레이 챔버 내에서 샘플유체로부터 생성된 에어로졸 중 적어도 일부 액적들을 외부로 배출하는 유체 드레인 장치로서,
하우징:
상기 하우징의 상면에 형성된 제1 통과공을 통해 상기 스프레이 챔버에 연결되는 드레인 튜브;
상기 하우징의 바닥면으로부터 상기 하우징의 상면 방향인 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 드레인 튜브가 권취되는 튜브 고정 타워;
상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 샘플유체에 포함된 오염물을 분석하는 분석장치가 분석을 수행 중일때의 모드인 제1 모드에서 오픈되어 상기 드레인 튜브를 외부와 압력이 평형인 상태로 유지하여 상기 액적들이 상기 드레인 튜브 내에 체류되게 하고, 상기 분석장치가 분석을 수행하지 않을 때의 모드인 제2 모드에서 클로즈되는 압력제어밸브; 및
상기 드레인 튜브에 연결되도록 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상시 온 상태로 동작하여 상기 제2 모드에서 상기 압력제어밸브가 클로즈되면 상기 드레인 튜브가 음압 상태가 되게 하여 상기 액적들을 외부로 토출시키는 진공 펌프를 포함하고,
상기 압력제어밸브는 바이패스 튜브를 통해 상기 드레인 튜브에 연결되고, 상기 바이패스 튜브의 길이는 상기 드레인 튜브의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제1항에 있어서,
상기 튜브 고정 타워는,
상기 하우징의 바닥면으로부터 상기 제1 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 드레인 튜브의 고정을 위한 복수개의 수용 홈이 상기 제1 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성되어 있는 복수개의 지지기둥;
상기 복수개의 지지기둥의 하측을 상기 하우징에 결합시키는 제1 결합부재; 및
상기 복수개의 지지기둥의 상측을 상기 하우징에 결합시키는 제2 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 지지기둥은,
상기 하우징의 전후 방향인 제2 방향을 기준으로 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치되는 제1 및 제2 지지기둥; 및
상기 하우징의 좌우 방향인 제3 방향을 기준으로 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치되는 제3 및 제4 지지기둥을 포함하고,
상기 복수개의 수용 홈은 상기 제1 내지 제4 지지기둥의 외주면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 하부에서 상기 하우징을 지지하는 지지부재 상에서 상기 하우징을 좌우 방향인 제3 방향을 따라 슬라이딩 시키기는 슬라이딩 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제4항에 있어서, 상기 슬라이딩 모듈은,
상기 지지부재에 결합되고, 양측으로 가이드레일이 상기 제3 방향을 따라 연장되어 형성된 고정 프레임; 및
상기 하우징의 하면에 결합되고, 상기 가이드레일을 따라 슬라이딩 가능하도록 양측에 슬라이딩 레일이 상기 제3 방향을 따라 연장되어 형성되어 있는 슬라이딩 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제5항에 있어서,
상기 슬라이딩 프레임 및 상기 고정 프레임은 마찰계수가 미리 정해진 기준치 이하의 값을 갖는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제5항에 있어서,
상기 슬라이딩 모듈은, 상기 고정 프레임의 일단에 상기 제1 방향으로 돌출되도록 결합되어 상기 슬라이딩 프레임의 상기 제3 방향으로의 이동을 제한하는 제1 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제5항에 있어서,
상기 슬라이딩 모듈은, 상기 슬라이딩 프레임의 하면에 상기 고정 프레임 측으로 돌출되어 형성된 제2 스토퍼를 더 포함하고,
상기 고정 프레임에는 상기 제3 방향으로 연장되고 상기 제2 스토퍼가 관통되는 슬롯이 형성되며,
상기 슬롯을 통해 관통된 상기 제2 스토퍼에 결합부재가 체결되어 상기 고정 프레임 상에서 상기 슬라이딩 프레임이 미리 정해진 위치에 고정되게 하거나 상기 슬라이딩 프레임의 상기 제3 방향으로의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제1항에 있어서,
상기 진공 펌프의 출력단에서 상기 하우징의 일측벽에 형성된 제2 통과공을 통해 외부의 스크러버까지 연결되어 상기 진공 펌프의 출력단에서 토출되는 상기 액적들을 외부로 배출하는 제1 배출튜브; 및
상기 하우징의 일측벽 하부에 형성된 제3 통과공에서 상기 스크러버까지 연결되어 상기 하우징의 내부 바닥에 수집된 누설 액적들을 외부로 배출하는 제2 배출튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제9항에 있어서,
상기 하우징의 하부에 설치되고, 상기 제1 배출튜브 및 상기 제2 배출튜브가 수용되어 고정되는 수용 홈이 상기 하우징의 좌우 방향인 제3 방향을 따라 연장되어 형성되어 있는 튜브 고정 가이드를 더 포함하고,
상기 제1 배출튜브 및 상기 제2 배출튜브는 상기 수용 홈 내에서 상기 일측벽에서 상기 하우징의 타측벽 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제1항에 있어서,
상기 드레인 튜브는 상기 드레인 튜브 내에서 상기 액적들의 체류 시간이 증가되도록 상기 튜브 고정 타워에 나선형 형태로 권취되는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제1항에 있어서,
상기 드레인 튜브는,
상기 스프레이 챔버에서 상기 제1 통과공까지 연결되는 제1 드레인 튜브;
상기 튜브 고정 타워에 권취되는 제2 드레인 튜브;
상기 제1 통과공에서 상기 제2 드레인 튜브의 일단까지 연결되는 제3 드레인 튜브; 및
상기 제2 드레인 튜브의 타단에서 상기 진공 펌프의 입력단까지 연장되는 제4 드레인 튜브를 포함하고,
상기 제1 내지 제4 드레인 튜브는 가요성 재료로 형성되고,
상기 제3 드레인 튜브는 상기 하우징의 슬라이딩시 상기 하우징의 이동 변위에 따라 결정되는 마진 길이를 포함하는 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
삭제
제12항에 있어서,
제1 연결튜브를 통해 상기 바이패스 튜브에 연결되어 상기 바이패스 튜브 및 상기 제2 드레인 튜브의 압력을 검출하는 압력센서; 및
상기 압력센서에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 기준값을 기준으로 변화가 없는 경우 상기 진공 펌프가 미구동 상태인 것으로 판단하여 알람을 발생시키고, 상기 압력센서에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 기준범위를 벗어난 영역에서 변화되고 있는 경우 상기 진공 펌프 또는 상기 압력제어밸브가 이상동작 하는 것으로 판단하여 알람을 발생시키는 오류 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.
제14항에 있어서,
상기 바이패스 튜브와 상기 제4 드레인 튜브를 상기 제2 드레인 튜브에 연결시키는 제1 연결부재; 및
상기 압력센서를 상기 바이패스 튜브에 연결시키는 제2 연결부재를 더 포함하고,
상기 제1 연결부재는, 상기 제2 드레인 튜브가 연결되는 제1 단자와, 상기 제1 연결부재와 상기 제2 연결부재를 연결시키는 제2 연결튜브가 연결되는 제2 단자와, 상기 제4 드레인 튜브가 연결되는 제3 단자를 포함하고,
상기 제2 연결부재는, 상기 제1 연결튜브가 연결되는 제1 단자와, 상기 제2 연결튜브가 연결되는 제2 단자와, 상기 바이패스 튜브가 연결되는 제3 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 드레인 장치.