KR20090057869A

KR20090057869A - 미세입자 포집 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090057869A
Application number: KR1020080040398A
Authority: KR
Inventors: 강경호; 남윤우; 황정주; 알렉산드르 다닐로비츠 톨친스키; 손준일; 박재찬; 블라디미르 이바노비츠 시가에프; 알렉세이 안토노비츠 마진스키; 알렉산드르 니콜래비츠 바르폴로메프
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-06-08
Also published as: RU2353914C1; KR101502891B1

Abstract

내부공간으로 외부 기체와 포집 용액이 분사되어 외부 기체에 함유된 미세입자를 상기 포집 용액에 흡착시키는 사이클론; 상기 사이클론으로 분사되는 포집 용액을 저장하는 저장부; 상기 사이클론의 상부에 설치되며, 상기 사이클론의 내벽을 따라 유동하는 상기 포집 용액막을 수거하는 수집기; 및 상기 수집기에 모인 포집 용액을 상기 저장부로 반송하는 재순환 파이프를 포함하는 미세입자 포집 장치가 제공된다.

미생물, 포집, 사이클론, 흡착

Description

미세입자 포집 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING AIRBORNE PARTICLES}

본 발명은 미세입자 포집 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부기체에 함유된 미세입자를 포집 용액에 흡착하여 액상으로 포집하는 사이클론 방식의 미세입자 포집 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 중 미세물질(이하, "미세입자"라고 한다)을 포집하는 방법으로는 충돌, 여과, 대전 및 응축이 알려져 있다.

충돌에 의한 미세입자 포집 방법은 미세입자를 포함하는 공기를 빠른 속도로 흡입하고, 흡입공기를 관성력 또는 마찰력에 의해 배양판 등에 충돌시켜 미세입자를 포집하는 것이다.　 그러나, 이와 같은 방법은 반복적인 사용이 불가능하고, 미세입자 중 미생물의 생존율(viability)이 낮은 문제점이 있다.

여과에 의한 미세입자 포집 방법은 일정 부피의 공기를 통과시켜 필터의 표면에 미세입자를 수집하는 것이다.　 그러나, 이와 같은 방법은 필터의 잦은 교환이 필요하고, 반복적인 사용이 불가능한 문제점이 있다.

대전에 의한 미세입자 포집 방법은 정전기적 인력으로 필터의 표면에 미세입자를 흡착하는 것이다.　 그러나, 이와 같은 방법은 이온 충전기(ion charger)가 별도로 필요한 문제점이 있다.

응축에 의한 미세입자 포집 방법은 미세입자를 포함하는 공기를 분무입자에 흡착시켜 미세입자를 응축하여 액상으로 포집하는 것이다.　 상기 응축에 의한 미세입자의 포집 방법은 바이러스의 포집이 가능하고, 다양한 검출방법이 사용될 수 있는 장점이 있으나, 미세입자의 흡착을 위해 수분을 제공해야 하는 단점이 있다.

종래에는 사람의 허파구조를 모방한 에어로졸 샘플러(Lung simulating aerosol sampler)가 개시되어 있으며,　상기 에어로졸 샘플러는 진공펌프로 외부공기를 흡입하여 버블러(bubbler) 내에 쌓이는 공기 중 미세입자를 분석하는 장치이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 샘플러는 외부 공기에 포함된 미세입자를 액상으로 포집하는 것이 아니며, 단순히 외부기체에 포함된 미세입자를 충돌 또는 여과에 의해 측정하는 수단에 불과하다.　 따라서, 이러한 종래 샘플러는 미세입자의 포집이 목적이 아니므로, 포집 효율이 매우 낮을 수밖에 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 액상으로 포집함에 있어서, 포집 용액을 재사용하면서 외부 기체와 포집 용액을 사이클론 내로 효율적으로 공급하고, 미생물이 흡착된 포집 용액과 외부 기체를 효율적으로 분리함으로써, 미생물의 포집 효율을 증대시키고, 포집된 미생물의 생존율을 극대화하면서 포집 용액의 사용을 최소화할 수 있는 미세입자 포집 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부공간으로 외부 기체와 포집 용액이 분사되어 외부 기체에 함유된 미세입자를 상기 포집 용액에 흡착시키는 사이클론; 상기 사이클론으로 분사되는 포집 용액을 저장하는 저장부; 상기 사이클론의 상부에 설치되며, 상기 사이클론의 내벽을 따라 유동하는 상기 포집 용액막을 수거하는 수집기; 및 상기 수집기에 모인 포집 용액을 상기 저장부로 반송하는 재순환 파이프를 포함하는 미세입자 포집 장치를 제공한다..

또한, 상기 사이클론은 소용돌이 챔버 및 흡착 챔버로 이루어질 수 있으며, 상기 소용돌이 챔버는 내부가 원통형으로 이루어지고, 상기 흡착 챔버는 원뿔형으로 이루어지며, 그 하부가 상기 수용돌이 챔버의 상부와 동축으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 포집 장치는 수직하게 상하로 배치되는 2개의 동일한 원통형 통로를 포함하는 유입 다기관을 더 포함할 수 있으며, 상기 유입 다기관은 입구측으로부터 공통된 원뿔형 노즐을 구비할 수 있다.

또한, 상기 유입 다기관은 상기 소용돌이 챔버의 내부 직경과 접선방향으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 통로는 출구부에 근접하여 직경이 단계적으로 증가하는 원통형으로 이루어질 수 있다.

상기 채널에는 직경이 단계적으로 변화하는 이젝터 노즐로서 개구부가 형성될 수 있다. 여기서, 상부 통로에는 공기 이젝터 노즐이 제공되고, 하부 통로에는 용액 이젝터 노즐이 제공될 수 있다.

또한, 상기 저장부는 상기 사이클론의 외벽에 착탈 가능하게 설치되는 카트리지로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 수집기는, 상기 사이클론의 흡착 챔버의 상단부와 이격 배치되어 상기 흡착 챔버의 내벽을 따라 이동하는 포집 용액막의 진행을 차단하는 분리기; 및 상기 분리기에 의해 차단된 포집 용액이 모이는 수집 탱크를 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리기는 상기 흡착 챔버의 상단부 둘레를 따라 그 내벽면과 외벽면을 감싸는 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 재순환 파이프는 상기 수집 탱크의 바닥면에 연결되고, 상기 수집 탱크의 바닥면에는 상기 재순환 파이프가 설치된 지점으로 나선형의 경사진 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 카트지리의 덮개에 공급 연결구가 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 공급 연결구의 상부 니플은 상기 재순환 파이프를 통하여 상기 수집 탱크의 바닥면과 연결될 수 있다.

또한, 상기 공급 연결구의 측면 니플은 새로운 포집 용액을 상기 카트리지에 공급하는 공급 파이프와 연결될 수 있다.

또한, 상기 새로운 포집 용액을 담고 있는 외부 탱크로부터 상기 카트리지로 포집 용액의 유입을 조절하는 밸브가 상기 공급 파이프에 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 카트리지의 바닥면에는 3개의 출구 니플을 구비하는 드레인 연결구가 설치될 수 있다.

또한, 상기 포집 용액의 레벨을 측정하는 센서가 상기 드레인 연결구의 제1 출구 니플에 연결될 수 있다.

또한, 상기 포집 용액 내 미세입자의 함유량을 감지하는 디텍터로 포집 용액의 일정량을 이송하는 샘플링 파이프가 상기 드레인 연결구의 제2 출구 니플과 연결될 수 있다.

또한, 상기 샘플링 파이프에는 상기 디텍터로 이송되는 상기 포집 용액의 유출입을 조절하는 밸브가 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 포집 용액을 배출하는 드레인 파이프가 상기 드레인 연결구의 제3 출구 니플과 연결될 수 있다.

또한, 상기 포집 용액이 배출 탱크로 배출되는 것을 조절하는 밸브가 상기 드레인 파이프에 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 미세입자는 미생물일 수 있다.

본 발명은 외부 기체 및 저장된 포집 용액을 사이클론의 내부공간으로 공급하는 단계; 상기 외부 기체와 포집 용액을 사이클론에 의해 혼합하여 상기 외부 기체에 함유된 미세입자를 상기 포집 용액에 흡착하는 단계; 상기 미세입자가 흡착된 포집 용액막을 수집하는 단계; 및 상기 수집된 포집 용액을 유입 다기관 내에서 상기 외부 기체와 재혼합 및 분산시키는 단계를 포함하는 미세입자 포집 방법을 제공한다.

또한, 상기 외부 기체와 포집 용액을 공급하는 단계는 상기 사이클론 내의 압력차이에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 상기 방법은 상기 수집된 포집 용액 내 미세입자의 함유량을 감지하기 위해 포집 용액의 일정량을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방법은 상기 저장된 포집 용액의 레벨과 오염도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 미세입자 포집 장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치의 측면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ 선을 절개한 미세입자 포집 장치의 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치(100)는 유입 다기관(16)을 통하여 외부 기체가 유입되는 사이클론(10), 사이클론(10)의 일측에 설치되어 사이클론(10) 내로 포집 용액을 공급하는 저장부인 카트리지(20), 사이클 론(10)의 상부에 장착되어 사이클론(10) 내에 이동하는 포집 용액막을 수집하여 재순환시키는 수집기(30)를 포함한다.

상기 카트리지(20)의 공급 연결구(26)와 수집기(30) 사이에는 재순환 파이프(40)가 연결되어 수집기(30)에 모인 포집 용액을 다시 카트리지(20)로 반송한다.

도 2 및 도 4를 참고하면, 사이클론(10)은 내부에 원통형 공간이 형성되는 소용돌이 챔버(12) 및 상기 소용돌이 챔버(12)의 상부에 장착되며, 원뿔형의 내부 공간이 형성되는 흡착 챔버(14)를 포함한다.　사이클론(10)의 내부 공간은 진공 펌프에 의해 감압된다. 진공 펌프는 사이클론(10)의 내벽을 따라 나선형의 소용돌이 바람 및 나선형의 포집 용액막을 용이하게 형성한다. 진공 펌프는 상기 포집 용액막이 흡착 챔버(14)의 상부에 도달하여 수집기(30)로 흘러 들어갈 수 있을 정도로 압력을 감압한다.

상기 소용돌이 챔버(12)의 내벽에는 유입 다기관(16)이 설치된다. 유입 다기관(16)의 출구부는 소용돌이 챔버(12)의 원형 단면에 접선방향으로 설치된다. 출구부는 수직하게 연장된 형태의 평면부를 가지며, 2개의 독립된 통로(162, 164)의 노즐의 오리피스를 구비한다(도 4). 유입 다기관(16)의 입구측으로부터 양 통로(162, 164)는 원뿔형 입구 노즐(163)에 의해 통합된다. 원뿔형 입구 노즐(163)을 통하여 외부 공기가 미세입자 포집 장치의 내부로 유입된다. 양 통로(162, 164)는 원통형 튜브의 형태로 동일하게 형성되며, 그들의 출구부 근방에서 소용돌이 챔버(12)의 내부 영역으로 단계적으로 통로 직경이 증가한다. 직경의 변화의 지점에는 노즐 오리피스가 제공된다. 상부 공기 이젝터(161)와 하부 용액 이젝 터(165)는 각각 이젝터 튜브(22, 24)에 의해 카트리지(20)의 내부 영역과 연결된다(도 2).

카트리지(20)는 사이클론(10)의 소용돌이 챔버(12)의 일측에 착탈 가능하게 장착되며, 내부 공간에는 외부 기체에 함유된 미세입자를 흡착하는 포집 용액이 충진된다. 일례로, 카트리지(20)는 상기 사이클론(10)에 스냅식으로 결합될 수 있다.

카트리지(20)는 공급 연결구(26) 및 드레인 연결구(28)에 의해 포집 장치(100)의 다른 유닛과 연결된다(도 2).

공급 연결구(26)의 상부 니플(nipple)은 재순환 파이프(40)에 연결되고, 측면 니플은 공급 파이프(50)와 연결된다. 공급 파이프(50)는 전자밸브(V1)를 통하여 카트리지(20)를 새로운 포집 용액이 충진된 탱크(미도시)와 연결한다. 이 탱크는 디텍터로 샘플링되거나 증발되는 포집 용액의 감소를 보충하기 위해 주기적으로 포집 용액을 카트리지(20) 내로 재충진한다.

포집 용액을 사이클론(10)으로 이송하는 흡입 이젝터 튜브(22)는 카트리지(20)의 측벽을 관통하여 설치된다. 흡입 이젝터 튜브(22)를 통하여 흡입된 포집 용액은, 유입 다기관(16)의 용액 이젝터 노즐(165)로 유입된다. 포집 용액은 유입되는 공기의 흐름과 통로(164)의 단계적인 직경 변화로 인한 감압의 효과에 의해 분무된다. 흡입 이젝터 튜브(22)는 포집 용액의 레벨이 낮아져도 포집 용액을 흡입할 수 있도록 하향으로 절곡되어 연장된다.

샘플링 파이프(60)는 드레인 연결구(28)의 제2 출구 니플과 연결되어 포집 용액의 일정량을 디텍터(미도시)로 이송한다. 디텍터는 상기 포집 용액 내 미세입 자의 함유량을 감지한다. 샘플링 파이프(60)에는 상기 디텍터로 이송되는 포집 용액의 유출입을 조절하는 마이크로 밸브와 같은 밸브(V2)가 설치될 수 있다.

드레인 연결구(28)의 제3 출구 니플에는 드레인 파이프(80)가 설치되어 오염된 포집 용액을 카트리지(20)로부터 드레인 탱크(미도시)로 이송한다. 오염된 포집 용액의 유출을 조절하는 밸브(V3)가 드레인 파이프(80)에 설치된다.

또한, 포집 용액의 레벨을 측정하는 센서(SP)가 드레인 연결구(28)의 제1 출구 니플 및 튜브(70)에 의해 카트리지(20)에 설치된다. 일례로, 센서로는 압력 센서가 사용될 수 있다.

수집기(30)는 사이클론(10)의 흡착 챔버(14)에 끼워지는 수집 탱크(32), 상기 사이클론(10)의 흡착 챔버(14) 상단과 소정 간격 이격되어 배치되는 분리기(34) 및 상기 수집 탱크(32)의 상부에 형성된 개구부를 덮는 캡(36)을 포함한다. 분리기(32)의 상부는 사이클론(10)의 캡(36)을 관통하면서 포집 장치(100)를 진공 펌프(미도시)에 연결하기 위한 원통형 출구관을 가진다.

분리기의 갭(34)을 통하여 수집기(30)의 내부 공간으로 유입되는 공기를 외부로 보내기 위해, 사이클론(10)의 캡(36) 하부의 원통형 출구관의 둘레를 따라 통행 오리피스(38)가 형성된다.

수집 탱크(32)는 흡착 챔버(14)의 벽면과 접촉하면서 유동하는 포집 용액막을 모으는 곳이다.　 수집 탱크(32)의 바닥면에는 재순환 파이프(40)를 연결하는 지점으로 포집 용액을 모으기 위해, 그 둘레를 따라 일측으로 경사진 홈이 형성된다. 이에 따라 재순환 파이프(40)로 포집 용액이 용이하게 유입될 수 있다.

분리기(34)는 흡착 챔버(14)의 내벽을 따라 유동하는 포집 용액막이 상부로 이동하지 않도록 차단하는 것이다.　 분리기(34)는 포집 용액의 차단 효율을 높이기 위해 흡착 챔버(34)의 상단 둘레를 따라 내벽면과 외벽면을 감싸는 형태로 이루어질 수 있다.

재순환 파이프(40)는 수집 탱크(32)의 바닥면에 연결되며, 공급 연결구(26)를 통하여 카트리지(20)의 상부면과 연결되어 수집 탱크(32)에 모인 포집 용액을 카트리지(20)로 반송한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치의 작용에 대하여 도 2 및 도 4를 참고하여 설명한다.

분리기(34)의 원통형 출구관에 연결된 진공 펌프가 가동되면, 사이클론(10)을 통하여 공기의 펌핑이 시작된다. 내부 통로(162, 164)에 2개의 흐름으로 나뉘는 유입 다기관(16)을 통하여 공기가 유입되어 소용돌이 챔버(12)로 들어간다.

내부 통로 직경이 단계적으로 변화는 영역에 위치하는 유입 다기관(16)의 하부 내부 통로(164)에 있는 노즐(165)은 이젝터로 작용한다. 이는 내부 통로의 단(step)이 이젝터에서 상당한 공기 압력의 감소를 보장하기 때문이다. 이젝터는 카트리지(20)로부터 이젝터 튜브(24)의 액체 흡입을 발생시킨다. 하부 내부 통로(164)에서 공기 흐름의 에너지로 인하여 이젝터 노즐(165)에서 흡입되는 액체가 분무화되며, 이에 따라 액체 방울 에어로졸이 발생한다. 따라서, 유입 다기관(16)의 통로(164)의 출구부 영역에서 서로를 향하여 흐르는 흡입 공기와 액체 방출 에어로졸의 상호 작용이 발생되며, 결과적으로 액체 방출 에어로졸의 큰 입자의 표면 위에 흡입 공기의 미세 입자가 흡착된다. 이와 같은 방법으로 유입 다기관(16)의 통로(164)에서 직접 포집이 시작되므로, 포집 장치(100)의 포집 효율이 증대된다.

유입 다기관(16)이 흡착 챔버(12)에 접선 방향으로 설치되므로, 챔버 내에 공기 및 용액이 분산된 소용돌이가 발생하며, 이 소용돌이에 의해 용액은 챔버의 내부 표면 위에 응집되고, 포집 용액의 연속적인 순환막이 형성된다. 외부의 진공 펌프에 의해 발생된 포집 장치 내부의 압력 감소로 인하여, 포집 용액막은 도 2에 도시된 바와 같이, 넓은 나선형 띠 형태로 흡착 챔버(14)의 내벽을 따라 상승한다.

흡입 공기의 소모량 및 유입 다기관(16) 및 사이클론(10)의 소용돌이 챔버(12) 및 흡착 챔버(14)의 기하학적인 크기의 적절한 상호 관계에 따라, 액체의 나선형 띠는 흡착 챔버(14)의 상부에 도달하고, 수집기(30)의 가장자리를 부드럽게 넘어간 후 재순환 파이프(40)를 통하여 카트리지(20)로 반송된다. 이에 따라, 포집 장치(100)는 연속적인 포집 용액의 재순환을 발생시킨다.

사이클론(10) 내부의 감압에 의한 효과로 소용돌이치는 공기도 도 4에 도시된 바와 같이, 사이클론 축 주위로 회전하면서 나선형 형태로 상승한다. 공기와 액체의 밀도 및 점성의 상당한 차이로 인하여, 2개의 나선형 흐름 즉, 공기 흐름과 용액막 흐름의 회전 속도는 서로 상당한 차이가 있다.

공기흐름으로부터 공기 중 미세입자를 흡착하는 주요 방법은 2개의 메커니즘에 의해 조절된다.

소용돌이 챔버(12)의 상부 및 흡착 챔버(14)의 하부에서 미세입자가 용액막의 표면에 충돌함으로써, 주된 흡착이 발생한다. 흡착의 다른 메커니즘은 사이클 론(10) 내에서 소용돌이 공기의 회전 속도의 접선방향 성분에 의존한다. 미세입자는 원심력의 작용에 의해 사이클론 벽에 분출되고, 회전하는 포집 용액막에 흡착된다. 원심력이 크면 클수록 회전속도의 접선방향 성분이 커지고, 결과적으로 포집 장치는 더 작은 직경의 미세입자를 흡착할 수 있다. 접선방향 성분의 값을 일정하게 유지하기 위해, 흡착 챔버(14)는 소용돌이의 축을 따라 원뿔형으로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 수집 탱크(32)의 바닥에 모인 포집 용액은 경사진 홈을 통하여 수집기(30)와 연결된 재순환 파이프(40)가 있는 곳으로 흐른 후, 카트리지(20)로 반송된다. 만약 포집 용액이 중력의 작용만으로 스스로 흐른다면, 재순환 용액은 수집 탱크(32)의 바닥에서 축적되며, 이에 따라 예기치 못한 용액의 손실 및 샘플 평가의 에러가 발생될 수 있다.

상기와 같은 손실을 제거하기 위하여, 유입 다기관(16)의 상부 내부 공기 통로(162)가 상부 노즐(161)에 의해 이젝터 공기 튜브(22)와 연결된다.

유입 다기관(16)의 공기 통로(162)에서의 흡기 에너지 및 통로(162)에서의 직경의 단(step)으로 인하여, 이젝터 튜브(22) 및 공급 연결구(26)의 연결 지점의 카트리지(20)의 상부에서 압력 감소가 발생한다. 이에 따라, 재순환 파이프(40)에서는 수집 탱크(32)로부터 카트리지(20)로 재순환 용액의 강제 흡입을 발생시켜 수집 탱크(32) 바닥에 모인 포집 용액의 축적을 억제한다.

2개의 수직하게 상하로 위치하는 통로(162, 164)를 사용함으로써, 유입 다기관(16)의 출구부는 사각형에 가까운 평면형상을 갖는다. 이는 사이클론 이론에 따라 미세입자의 포집 효율을 증대시키기 위함이다. 따라서, 상기 포집 장치는 좁고 평탄한 출구부 구조를 제공하여 사이클론(10) 내에 자연적인 공기의 회전을 발생시킨다. 사이클론 이론에 따라, 이와 같은 구조는 공기 흐름으로부터 미세입자의 포집 효율을 개선한다.

또한, 포집 장치(100)에서 공기 및 용액의 분리기(34)는 사이클론(100)의 흡착 챔버(14)의 상단부 근방에서 공기 및 용액의 두 흐름을 나누도록 설치되며, 이에 따라 공기의 상승에너지는 감소하나, 재순환 용액의 분출을 방지할 수 있다. 분리기(34)는 흡착 챔버(34)의 상단부와 소정 거리를 두면서 감싼다. 상기 간격은 액적을 방지하면서 흡착 챔버(14)의 상단부를 재순환 용액이 원활하게 지나갈 수 있도록 조절된다.

분리기(34)의 간격을 통과하는 공기의 일부는 분리기(34)의 원통형 출구관 벽에 형성된 오리피스(38)를 통하여 다시 원래의 공기 흐름에 복귀한다.

포집 용액을 샘플링하여 포집 용액의 성분 및 농도를 분석하기 위해, 샘플링 파이프(60)에 설치된 샘플링 밸브(V2)가 소정의 시간동안 개폐된다. 포집 장치(100)의 연속적인 작동 특히, 카트리지(20)에 포집 용액을 재충진하기 위해, 공급 파이프(50)에 설치된 밸브(V1)가 개폐된다. 이에 따라, 소정량의 새로운 포집 용액이 외부 탱크(미도시)로부터 카트리지(20)로 공급된다. 포집 장치의 작동이 완료되면, 카트리지(20)의 오염된 포집 용액은 밸브(V3)의 개폐 작용으로 드레인 파이프(80)를 통하여 배출된다.

카트리지(20)의 포집 용액의 레벨은, 카트리지(20)의 하부에서 튜브(70) 및 드레인 연결구(28)와 연결된 레벨 센서(SP)에 의해 조절될 수 있다. 레벨 센서(SP) 는 카트리지(20)의 레벨값을 그에 비례하는 전기적인 신호로 변환한다. 카트리지(20)의 오염도 측정은 디텍터에서 직접적으로 수행되며, 디텍터는 포집 용액의 일정량을 분석한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치의 정면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 미세입자 포집 장치의 단면도로서, 실선 화살표는 포집 용액의 유동을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세입자 포집 장치의 측면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ 선을 절개한 미세입자 포집 장치의 단면도로서, 점선 화살표는 공기의 유동을 나타낸다.

Claims

내부공간으로 외부 기체와 포집 용액이 분사되어 외부 기체에 함유된 미세입자를 상기 포집 용액에 흡착시키는 사이클론;

상기 사이클론으로 분사되는 포집 용액을 저장하는 저장부;

상기 사이클론의 상부에 설치되며, 상기 사이클론의 내벽을 따라 유동하는 상기 포집 용액막을 수거하는 수집기; 및

상기 수집기에 모인 포집 용액을 상기 저장부로 반송하는 재순환 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제1항에 있어서,

상기 사이클론은 소용돌이 챔버 및 흡착 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제2항에 있어서,

상기 소용돌이 챔버는 내부가 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제2항에 있어서,

상기 흡착 챔버는 원뿔형으로 이루어지며, 그 하부가 상기 수용돌이 챔버의 상부와 동축으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제1항에 있어서,

수직하게 상하로 배치되는 2개의 동일한 원통형 통로를 포함하는 유입 다기관을 더 포함하며, 상기 유입 다기관은 입구측으로부터 공통된 원뿔형 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제3항에 있어서,

상기 유입 다기관은 상기 소용돌이 챔버의 내부 직경과 접선방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제5항에 있어서,

상기 통로는 출구부에 근접하여 직경이 단계적으로 증가하는 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제7항에 있어서,

직경이 단계적으로 변화하는 상기 각 채널에는 이젝터 노즐로서 개구부가 형성되고,

상부 통로에는 공기 이젝터 노즐이 제공되고, 하부 통로에는 용액 이젝터 노즐이 제공되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제1항에 있어서,

상기 저장부는 상기 사이클론의 외벽에 착탈 가능하게 설치되는 카트리지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제1항에 있어서,

상기 수집기는,

상기 사이클론의 흡착 챔버의 상단부와 이격 배치되어 상기 흡착 챔버의 내벽을 따라 이동하는 포집 용액막의 진행을 차단하는 분리기; 및

상기 분리기에 의해 차단된 포집 용액이 모이는 수집 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제10항에 있어서,

상기 분리기는 상기 흡착 챔버의 상단부 둘레를 따라 그 내벽면과 외벽면을 감싸는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제10항에 있어서,

상기 재순환 파이프가 상기 수집 탱크의 바닥면에 연결되고,

상기 수집 탱크의 바닥면에는 상기 재순환 파이프가 설치된 지점으로 나선형의 경사진 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제9항에 있어서,

상기 카트지리의 덮개에 공급 연결구가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제13항에 있어서,

상기 공급 연결구의 상부 니플이 상기 재순환 파이프를 통하여 상기 수집 탱 크의 바닥면과 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제14항에 있어서,

상기 공급 연결구의 측면 니플이 새로운 포집 용액을 상기 카트리지에 공급하는 공급 파이프와 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제15항에 있어서,

상기 새로운 포집 용액을 담고 있는 외부 탱크로부터 상기 카트리지로 포집 용액의 유입을 조절하는 밸브가 상기 공급 파이프에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제9항에 있어서,

상기 카트리지의 바닥면에는 3개의 출구 니플을 구비하는 드레인 연결구가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제17항에 있어서,

상기 포집 용액의 레벨을 측정하는 센서가 상기 드레인 연결구의 제1 출구 니플에 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제17항에 있어서,

상기 포집 용액 내 미세입자의 함유량을 감지하는 디텍터로 포집 용액의 일정량을 이송하는 샘플링 파이프가 상기 드레인 연결구의 제2 출구 니플과 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제19항에 있어서,

상기 샘플링 파이프에는 상기 디텍터로 이송되는 상기 포집 용액의 유출입을 조절하는 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제17항에 있어서,

상기 포집 용액을 배출하는 드레인 파이프가 상기 드레인 연결구의 제3 출구 니플과 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제21항에 있어서,

상기 포집 용액이 배출 탱크로 배출되는 것을 조절하는 밸브가 상기 드레인 파이프에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
제1항에 있어서,

상기 미세입자는 미생물인 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 장치.
외부 기체 및 저장된 포집 용액을 사이클론의 내부공간으로 공급하는 단계;

상기 외부 기체와 포집 용액을 사이클론에 의해 혼합하여 상기 외부 기체에 함유된 미세입자를 상기 포집 용액에 흡착하는 단계;

상기 미세입자가 흡착된 포집 용액막을 수집하는 단계; 및

상기 수집된 포집 용액을 유입 다기관 내에서 상기 외부 기체와 재혼합 및 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 방법.
제24항에 있어서,

상기 외부 기체와 포집 용액을 공급하는 단계는 상기 사이클론 내의 압력차이에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 방법.
제24항에 있어서,

상기 수집된 포집 용액 내 미세입자의 함유량을 감지하기 위해 포집 용액의 일정량을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 방법.
제24항에 있어서,

상기 저장된 포집 용액의 레벨과 오염도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집 방법.