KR20220061374A

KR20220061374A - 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치

Info

Publication number: KR20220061374A
Application number: KR1020200147264A
Authority: KR
Inventors: 심창현; 김종환; 이수형; 이지선; 조호성; 곽대철; 임지재; 윤아현; 최민성; 강전욱; 박한섭
Original assignee: 주식회사 케이엔알
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-13
Also published as: KR102543562B1

Abstract

본 발명은 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치에 관한 것으로, 채취된 시료가 포집되어 저장되는 중공의 튜브와, 튜브의 양측에 결합되어 튜브를 밀폐시키는 캡을 갖는 고체흡착관; 고체흡착관이 장착되는 고정클립을 이송시키는 트레이모듈; 트레이모듈에서 이송되는 고정클립의 고체흡착관을 그립하여 탈착시키고 다시 고정클립에 장착시키는 그립퍼를 갖는 탈부착모듈;을 포함하는 시료 자동 분석장치를 제공한다.

Description

열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치{Apparatus for auto analyzing samples with thermal desorption system}

본 발명은 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시료가 채취된 고체흡착관을 이송시키는 트레이에서 고체흡착관을 자동으로 탈착시키고 재공급하여 장착시키는 한편 고체흡착관에 채취된 시료를 열탈착 시스템으로 탈착시켜 분석기기로 공급하는 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치에 관한 것이다.

현재 휘발성 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compound)을 분석하는 데에는 통상 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography, 이하, 'GC'로 약칭함)를 사용하는 바, 분석하고자 하는 휘발성 유기화합물 시료를 포집하여 그 포집된 시료를 GC에 일정량 만큼 주입함에 있어서는 시료가 휘발성이 강하기 때문에, 불활성족의 액체 질소나 액체 아르곤을 사용하여 그 시료를 액화 농축시킨 다음 주입하는 액화농축 시료주입법과, 기체 시료를 액화 농축시키지 않고 고체흡착관에 포집한 뒤 그 고체흡착관에 열을 가하면서 GC에 직접 주입하는 소위 열탈착 방법이 사용되고 있다.

그러나, 액화 농축 시료주입법은 고가의 액화 농축장비가 필요하므로 비경제적이라는 단점이 있어, 휘발성 유기화합물 분석에는 열탈착 방법이 상용된다.

피분석체인 VOC 시료는 흡인펌프에 의하여 흡착관에 흡착되고, 흡착관에 흡착된 시료는 흡착된 상태로 -10℃∼-30℃ 정도의 저온으로 농축 저장되며, 흡착관에 포집된 휘발성 유기화합물 시료는 고온으로 가열되면서 탈착되어 GC 등의 분석장치로 이동된다.

하지만, 최근에는 환경 규제가 강화됨에 따라 공기 시료의 채취 횟수가 많아지고 있고, 이에 따라 채취된 흡착관의 수량도 많아지고 있음에도 불구하고, 종래에는 많은 양의 고체흡착관을 열탈착 장치에 장착하여 분석함에 있어 여전히 작업자가 일일이 고체흡착관을 하나씩 열탈착 장치에 장착하고 있기 때문에, 많은 시간 및 인력 손실이 있는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0846190호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 시료가 포집된 고체흡착관을 이송시키는 트레이에서 고체흡착관을 자동으로 탈착시키고, 탈착된 고체흡착관에서 시료를 열탈착 시스템을 이용하여 탈착시킨 후 고체흡착관을 다시 트레이에 장착하는 일련의 과정을 자동화한 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치는, 채취된 시료가 포집되어 저장되는 중공의 튜브와, 튜브의 양측에 결합되어 튜브를 밀폐시키는 캡을 갖는 고체흡착관; 고체흡착관이 장착되는 고정클립을 이송시키는 트레이모듈; 트레이모듈에서 이송되는 고정클립의 고체흡착관을 그립하여 탈착시키고 다시 고정클립에 장착시키는 그립퍼를 갖는 탈부착모듈;을 포함할 수 있다.

그리고, 탈부착모듈은 베이스플레이트에 구비되는 서보모터; 서보모터에 의해 이동되게 구비되는 한편 그 전면에는 그립퍼가 구비되는 척실린더;를 포함하여, 척실린더에 의해 그립퍼의 그립 및 해제작동이 이루어지도록 구비될 수 있다.

게다가, 탈부착모듈에는 고체흡착관의 튜브에 결합된 캡을 제거하는 캡제거부가 구성되되, 캡제거부는 베이스플레이트의 양측에서 각각 이동가능하게 구비되는 이동플레이트; 양 이동플레이트에 각각 고정되게 구비되는 한편 그 일측에는 고체흡착관의 튜브가 삽입되어 결합되는 제거홈을 갖는 전면블록; 각 전면블록과 이격된 이동플레이트에 각각 구비되어 전면블록과의 사이에 고체흡착관의 캡이 구비되도록 한 후면블록;을 포함하여, 각 이동플레이트에 의해 전면블록과 후면블록이 함께 이동되면서 그립퍼에 고정된 튜브에서 캡을 분리하여 제거하도록 구비될 수 있다.

이와 더불어, 양 후면블록에는 볼플런저가 각각 구비되고, 각 볼플런저에는 후면블록의 전면으로 돌출되는 볼이 구비되며, 고체흡착관의 양 캡에는 볼플런저의 볼이 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되어, 캡의 제거시 캡이 전면블록과 후면블록 사이에서 정위치를 유지한 채로 튜브로부터 분리되게 구비될 수 있다.

또한, 캡제거부와 이격된 양 이동플레이트에는 고체흡착관의 튜브에 포집된 시료를 탈착시키기 위한 시료 탈착부가 구성되되, 시료 탈착부는 양 이동플레이트에 각각 고정되어 서로 마주하도록 구비되는 한편 그 전면에는 튜브의 양측 단부가 관통 결합되는 관통공을 갖는 전면블록; 각 전면블록의 이면에 각각 면밀착되게 구비되는 한편 그 중앙부에는 전면블록에 관통 결합된 튜브에 탈착가스를 주입하거나 또는 주입된 탈착가스가 배출되는 유동공을 갖는 탈착블록;을 포함할 수 있다.

그리고, 고정클립은 트레이모듈에 고정되게 구비되는 고정판; 고정판의 양측에 각각 결합되는 한편 그 단부에는 고체흡착관의 튜브가 끼워져 장착되는 그립홈을 갖는 클립판;을 포함할 수 있다.

게다가, 클립판의 그립홈 단부에는 그립홈이 출입되는 개구부가 형성되고, 개구부에는 튜브의 출입을 원활케 하는 라운드부가 외측으로 라운드지게 형성되며, 클립판에는 그립홈에서 후방으로 절개된 슬릿이 형성될 수 있다.

본 발명의 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치에 따르면, 고체흡착관을 이송시키는 트레이에서 그립퍼가 고체흡착관을 자동으로 탈착시키고, 탈착된 고체흡착관에 흡착된 시료를 열탈착 시스템을 이용하여 탈착시켜 분석기기로 공급한 후, 고체흡착관을 다시 트레이에 장착하는 일련의 과정들을 모두 자동화하여 최소의 작업 인원으로 최대의 작업효율을 이룰 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시료 자동 분석장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고체흡착관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 시료 자동 분석장치에 구성되는 트레이모듈의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트레이모듈에 구성되는 고정클립의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시료 자동 분석장치에 구성되는 탈부착모듈의 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 탈부착모듈에 구성되는 캡제거부와 시료 탈착부의 구성도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 시료 자동 분석장치의 작동상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 시료 자동 분석장치를 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 시료 자동 분석장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 채취된 시료가 포집되어 저장 보관되는 고체흡착관(100)과, 고체흡착관(100)이 장착되는 고정클립(230)을 이송시키는 트레이모듈(200)과, 트레이모듈(200)에서 이송되는 고정클립(230) 상의 고체흡착관(100)을 그립하여 탈착시키고 다시 고정클립(230)에 장착시키는 그립퍼(320)를 갖는 탈부착모듈(300)을 포함한다.

고체흡착관(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 채취된 시료가 포집되어 저장되는 중공의 튜브(110)와, 튜브(110)의 양측에 결합되어 튜브(110)를 밀폐시키는 캡(120)을 포함한다.

튜브(110)는 그 양측 단부가 개구된 일자 형태로 이루어진 중공의 튜브관으로 구비되고, 이러한 튜브(110)의 양측 단부에는 캡(120)이 각각 결합되어 구비된다.

그리고, 캡(120)은 그 일면(내측면)에 튜브(110)와 결합되는 결합홈(121)이 형성되고, 결합홈(121)의 내주면에는 오링(미도시)이 삽입되어 구비되는 실링홈(122)이 형성되어, 실링홈(122)에 구비되는 오링에 의해 튜브(110)와 캡(120) 사이를 실링하게 된다. 이때, 오링의 외주연부는 실링홈(122)에 삽입되고 내주연부는 결합홈(121) 내측으로 돌출되게 구비되어 튜브(110)의 외측면에 접하도록 구비됨으로써 실링을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 캡(120)의 타면(외측면)에는 후술될 볼플런저(354)의 볼(355)이 결합되는 고정홈(123)이 형성된다. 이때, 고정홈(123)의 내측면은 볼(355)의 원활한 결합을 위해 내측에서 외측으로 갈수록 그 직경이 점차 확장되도록 형성되어, 볼플런저(354)의 볼(355)이 고정홈(123)에 용이하면서도 견고하게 결합될 수 있다.

이와 같이 구성되는 고체흡착관(100)은 후술될 트레이모듈(200)의 고정클립(230)에 장착되어 트레이모듈(200)에서 무한궤도와 같이 반복 회전 이송된다.

트레이모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥면에 기립된 상태로 세워져 설치되는 베이스프레임(210)과, 베이스프레임(210)에 회전가능하게 설치되는 벨트(220)와, 벨트(220)의 외측면에 고정되게 구비되어 고체흡착관(100)이 장착되는 고정클립(230)을 포함한다.

베이스프레임(210)의 상단부와 하단부에는 벨트(220)가 걸림되어 벨트(220)의 회전을 유도하는 풀리가 각각 구비되고, 상부 및 하부 풀리 중 어느 한쪽의 풀리에는 풀리를 회전 구동시키는 모터가 연결되게 구비됨이 바람직하다. 본 실시예에서는 모터가 베이스프레임(210)의 하부에 구비되어 하부 풀리와 연결된 것을 일례로 예시하였다.

그리고, 벨트(220)의 외측면에는 다수의 고정클립(230)이 일정 간격으로 고정되게 설치되어 벨트(220)에 의해 회전 이송되게 구비된다.

한편, 고정클립(230)은 도 4에 도시된 바와 같이, 벨트(220)의 외측면에 고정되는 평판의 고정판(231)과, 고정판(231)의 양측 단부에서 외측으로 돌출되게 구비되어 고체흡착관(100)이 장착되는 클립판(233)을 포함한다.

이러한 클립판(233)은 그 선단부에 고체흡착관(100)의 튜브(110)가 삽입되어 결합되는 개구된 그립홈(234)이 형성되고, 그립홈(234)은 그 내주면이 튜브(110)의 원주면에 대응한 원호 형상으로 형성되어, 그립홈(234)에 삽입되는 튜브(110)의 외측면을 감싼 상태로 고체흡착관(100)을 고정하게 된다.

또한, 상기와 같은 그립홈(234)의 개구부에는 외측 즉 상측 및 하측으로 라운드진 라운드부(234a)가 개구부의 상,하측에 각각 형성되어, 개구부의 직경이 그립홈(234)의 내경보다 확개된 직경을 갖도록 형성됨으로써, 튜브(110)를 그립홈(234)에 원활히 출입시켜 장,탈착할 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같은 그립홈(234) 후방의 클립판(233)에는 벨트(220)와 직교되는 방향으로 절개된 슬릿(235)이 형성되고, 슬릿(235)의 선단부는 그립홈(234)에 연결되게 형성됨으로써 고체흡착관(100)의 튜브(110)가 그립홈(234)에서 출입될 시 슬릿(235)에 의해 그립홈(234)의 상,하측부가 각각 탄력적으로 벌어져 확장되므로 원활한 출입을 유도할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 클립판(233)은 고정판(231)에 분리 가능하게 결합되는 바, 클립판(233)의 후단부에는 수직하게 절곡된 장착판(236)이 형성되고, 이에 대응한 고정판(231)의 후면에는 장착판(236)이 슬라이딩 삽입되어 결합되는 단차홈(232)이 형성된다.

이러한 클립판(233)의 장착판(236)과 고정판(231)의 단차홈(232)은 도브테일(dovetail) 구조로 결합되고, 결합 후에는 볼트와 너트로서 결합하여 고정함이 바람직하다.

이때, 클립판(233)의 장착판(236)이 결합 고정되는 고정판(231)의 단차홈(232)에 다수의 결합공이 일렬로 나열되게 형성될 수 있고, 다수의 결합공에 의해 고정판(231)의 단차홈(232)에 결합되는 클립판(233)의 장착판(236) 위치를 조정하여 결합할 수 있으므로 고정판(231)에 장착되는 클립판(233)의 위치를 조정할 수 있는 이점이 있다.

탈부착모듈(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 트레이모듈(200)의 베이스프레임(210) 전방에 직교되게 구비되는 평판의 베이스플레이트(310)와, 베이스플레이트(310)에서 이동되게 구비되는 한편 트레이모듈(200)의 고정클립(230)에 장착된 고체흡착관(100)을 그립하여 고정클립(230)에서 탈착시키거나 또는 장착시키는 그립퍼(320)를 포함한다.

그리고, 그립퍼(320) 후방에는 척실린더(321)가 그립퍼(320)에 결합되어 구비되고, 척실린더(321) 후방의 베이스플레이트(310)에는 서보모터(322)가 베이스플레이트(310) 위에 고정되게 구비된다.

여기서, 서보모터(322)는 그 선단부에 출입되는 로드(323)를 갖는 한편 로드(323)의 신속한 작동과 정밀한 제어가 가능한 리니어 서보모터(322)로 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 척실린더(321)는 서보모터(322)의 로드(323) 단부에 설치되어 서보모터(322)에서 출입되는 로드(323)와 함께 신속하게 이동될 뿐 아니라 정밀한 제어가 가능하게 구비된다.

한편, 그립퍼(320)는 척실린더(321)의 전면 상,하측에 각각 슬라이딩 가능하게 설치되는 한쌍의 그립퍼로 구비되고, 상,하 그립퍼(320)의 이동은 척실린더(321)에 의해 이루어지도록 구비된다. 특히, 상,하 그립퍼(320)는 척실린더(321)의 전면에 LM 가이드 또는 도브테일 구조로 결합되어 슬라이딩되게 구비될 수 있다.

따라서, 그립퍼(320)는 척실린더(321)에 의해 그립 또는 해제(분리) 작동이 이루어지면서 고체흡착관(100)을 잡거나 또는 풀어주게 된다.

또한, 그립퍼(320) 하부에는 히팅블록(330)이 구비되되, 보다 정확하게는 후술될 시료 탈착부(360)의 하부에 시료 탈착부(360)와 동일 선상으로 히팅블록(330)이 위치되어 구비되고, 히팅블록(330)은 그 하부의 승강실린더(331)에 의해 상하로 이동가능하게 구비된다. 이러한 히팅블록(330)의 상승시는 고체흡착관(100)의 튜브(110) 하면을 감싸는 위치까지 상승되어 튜브(110)를 가열하도록 구비되고, 가열된 고체흡착관(100)의 튜브(110)에서는 흡착제에 포집돼 있던 시료가 열에 의해 분리되어 탈착된다. 이때, 탈부착모듈(300)에는 승강실린더(331)에 의해 상승되는 그립퍼(320)를 정확히 제어하기 위한 엔코더가 구비될 수 있다.

그리고, 그립퍼(320) 전방의 양측에는 베이스플레이트(310)에서 슬라이딩 가능하게 설치되는 이동플레이트(340)가 각각 구비되고, 이동플레이트(340)는 서로 마주하는 방향으로 이동되게 구비된다. 즉, 그립퍼(320)의 양측에 가까워지거나 멀어지게 이동된다. 이러한 이동플레이트(340)는 그 후방의 베이스플레이트(310)에 설치된 이동실린더(341)에 의해 이동되게 구비되고, 이동실린더(341)는 이동플레이트(340)에 일대일 대응되게 각각 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 양 이동플레이트(340)에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 캡제거부(350)와 시료 탈착부(360)가 각각 구성된다.

먼저, 캡제거부(350)는 도 6에 도시된 바와 같이, 고체흡착관(100)의 튜브(110)에 결합된 캡(120)을 제거하기 위한 수단으로, 양 이동플레이트(340)에 각각 고정되게 구비되는 한편 그 일측에는 고체흡착관(100)의 튜브(110)가 삽입되어 결합되는 제거홈(352)을 갖는 전면블록(351)과, 각 전면블록(351)과 이격된 전방의 이동플레이트(340)에 각각 고정되게 구비되어 전면블록(351)과의 사이에 고체흡착관(100)의 캡(120)이 구비되도록 한 후면블록(353)을 포함한다.

전면블록(351)의 제거홈(352)은 전면블록(351)의 중앙부에서 전면(즉, 트레이모듈(200)을 향하는 면) 측으로 개구된 "⊃'자 형상으로 형성된다. 그리고, 제거홈(352)의 개구부 역시도 전술한 고정클립(230)의 그립홈(234)과 마찬가지로 제거홈(352)으로부터 확장되어 개구되도록 구비됨이 바람직하다. 따라서, 그립퍼(320)에 고정된 고체흡착관(100)이 그립퍼(320)에 의해 후진 이동되면, 고체흡착관(100)의 튜브(110) 양측부가 자연스럽게 제거홈(352)의 개구부를 통해 제거홈(352) 내부로 삽입되게 구비된다. 이때, 튜브(110)의 양측 단부에 결합된 캡(120)은 전면블록(351)과 후면블록(353) 사이로 삽입되어 구비된다.

특히, 양 후면블록(353)의 후면에는 볼플런저(354)가 각각 구비되고, 각 볼플런저(354)에는 후면블록(353)의 전면으로 돌출되는 볼(355)이 구비되어, 튜브(110)의 양측 단부에 결합된 캡(120) 외측면의 고정홈(123)에 삽입되어 고정된다. 이로써, 캡(120)은 전면블록(351)과 후면블록(353) 사이에서 볼플런저(354)의 볼(355)과 캡(120)의 고정홈(123)에 의해 정위치를 견고히 유지한 상태로 고정된다.

이와 같이 볼플런저(354)의 볼(355)이 캡(120)의 고정홈(123)에 삽입되어 고정된 상태에서 이동플레이트(340)가 서로 멀어지는 방향으로 이동되어 벌어지면, 전면블록(351) 및 후면블록(353), 볼플런저(354)가 이동플레이트(340)와 같이 이동되면서 그립퍼(320)에 고정된 튜브(110)에서 캡(120)을 분리하여 제거하게 된다.

그리고, 시료 탈착부(360)는 도 6에 도시된 바와 같이, 캡제거부(350) 후방의 이동플레이트(340)에 각각 고정되게 구비되어 고체흡착관(100)의 튜브(110)에 포집된 시료를 탈착시키기 위한 수단으로, 양 이동플레이트(340)에 각각 고정되어 서로 마주하도록 구비되는 한편 그 전면에는 튜브(110)의 양측 단부가 관통 결합되는 관통공(362)을 갖는 전면블록(361)과, 각 전면블록(361)의 이면에 각각 면밀착되게 구비되는 한편 그 중앙부에는 전면블록(361)에 관통 결합된 튜브(110)에 탈착가스를 주입하거나 또는 주입된 탈착가스가 배출되는 유동공을 갖는 탈착블록을 포함한다.

전면블록(361)은 양 이동플레이트(340)의 내측에는 각각 세워져 서로 마주하도록 구비되고, 전면블록(361)의 중앙부에는 튜브(110)에 대응한 내경을 갖도록 형성되어 튜브(110)가 관통 결합되는 관통공(362)이 구비되며, 관통공(362)의 내주면에는 오링(미도시)이 구비되어 튜브(110)와 전면블록(361) 사이를 실링하게 된다.

탈착블록은 전면블록(361) 후방에 구비되는 중간블록(363)과, 중간블록(363) 후방에 구비되는 후면블록(366)을 포함할 수 있다. 이러한 중간블록(363)은 그 전,후면이 각각 전면블록(361)과 후면블록(366)에 면밀착된 상태로 구비된다. 특히, 중간블록(363)은 테프론 재질로 형성되어 고체흡착관(100)의 장착시 충격을 흡수하여 완화시킬 수 있고, 탈착가스의 유동시 오염을 최소화할 수 있게 된다. 이러한 중간블록(363)의 중앙부에는 전면블록(361)의 관통공(362)에 대응한 내경으로 형성되어 튜브(110)의 단부가 삽입 결합되는 결합홈(364)이 구비되고, 결합홈(364)의 중앙부에는 탈착가스가 유동되는 미세한 유동공(365)이 형성되며, 결합홈(364)의 내주면에는 오링이 구비되어 튜브(110)와 중간블록(363) 및 전면블록(361) 사이를 실링하게 된다.

그리고, 후면블록(366)은 중간블록(363)의 후면에 면밀착되어 구비되고, 그 중앙부에는 중간블록(363)의 유동공(365)과 동일한 유동공(367)이 형성되어, 탈착가스가 유동하게 된다. 이때, 후면블록(366)의 중앙부에는 중간블록(363)의 결합홈(364)과 같은 홈이 형성될 수 있고, 이에 대응한 중간블록(363)의 후면에는 후면블록(366)의 홈에 삽입되어 결합되는 돌출된 블록(미도시)의 형성될 수 있다. 따라서, 중간블록(363)과 후면블록(366)은 블록과 홈의 형상 맞춤 결합에 의해 결합상태를 견고히 유지할 수 있을 뿐 아니라 항상 정위치로 결합됨으로써 양 블록 간의 유동공(365)(367)을 항상 일치되게 구비할 수 있다.

한편, 상기와 같이 전면블록(361)과 중간블록(363), 후면블록(366)을 포함하는 시료 탈착부(360)는 양 이동플레이트(340)가 각각 고정되게 구성됨으로써 캡제거부(350)와 같이 일체로 이동되어 양측의 시료 탈착부(360)가 서로 가까워지거나 또는 멀어질 수 있도록 구비된다.

특히, 양측의 시료 탈착부(360)가 서로 가까워지는 경우는 전면블록(361)의 관통공(362)에 튜브(110)의 양측 단부가 관통 삽입되어 기밀 유지된 상태로 결합되고, 멀어지는 경우에는 튜브(110)에 흡착된 시료가 모두 탈착되어 시료 분석기기로 이송된 상태가 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 열탈착 시스템을 이용한 시료 자동 분석장치의 작동관계를 설명한다.

먼저, 튜브(110) 내에 시료가 포집되어 있는 고체흡착관(100)은 도 7의 (a)에서와 같이 고정클립(230)에 장착된 상태로 트레이모듈(200)에서 회전 이동되다가 시료를 분석하고자 할 시엔 해당 고체흡착관(100)이 탈부착모듈(300)의 그립퍼(320)와 동일 선상에서 정지된다.

그러면, 상하로 이격되어 벌어져 있는 그립퍼(320)가 도 7의 (b)에서와 같이 서보모터(322)에 의해 전진 이동되어 고정클립(230)의 외측으로 돌출돼 있는 고체흡착관(100)의 튜브(110) 상으로 위치하게 된다.

이 상태에서 척실린더(321)가 작동되어 상하로 벌어져 있던 상,하 그립퍼(320)를 서로 마주하는 방향으로 이동시켜 가까워지도록 하면서 상,하 그립퍼(320) 사이에서 고체흡착관(100)의 튜브(110)를 그립하여 클램핑하게 된다.

이후, 고체흡착관(100)의 튜브(110)를 그립한 그립퍼(320)는 서보모터(322)의 역 작동에 의해 도 7의 (c)에서와 같이 후진 이동되고, 그립퍼(320)에 의해 후진 이동되는 고체흡착관(100)의 튜브(110)는 그 양측부가 각각 양편의 캡제거부(350)에 구성된 전면블록(351)의 제거홈(352)으로 삽입되면서 이동이 정지된다.

이때, 튜브(110)의 양측 단부에 결합돼 있는 양측의 캡(120)은 각각 캡제거부(350)의 전면블록(351)과 후면블록(353) 사이로 삽입되고, 이 과정에서 후면블록(353)의 전면으로 돌출된 볼플런저(354)의 볼(355)이 캡(120)의 외측면에 형성된 고정홈(123)에 삽입되어 결합됨으로써 캡(120)을 전면블록(351)과 후면블록(353) 사이에 견고히 장착시켜 캡(120)의 임의적인 이탈을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 상태에서 이동플레이트(340)에 구비된 이동실린더(341)가 작동되어 양 이동플레이트(340)를 서로 멀어지는 방향으로 이동시키고, 이에 따라 이동플레이트(340)에 고정돼 있는 캡제거부(350)의 전면블록(351)과 후면블록(353)이 이동플레이트(340)와 같이 이동되면서 도 7의 (d)에서와 같이 캡(120)을 튜브(110)로부터 분리시켜 제거하게 된다.

그러면, 그립퍼(320)에는 캡(120)이 제거된 튜브(110)만 그립된 상태로 구비돼 있고, 이 상태에서 서보모터(322)가 그립퍼(320)를 더 후진 이동시켜 튜브(110)를 도 8의 (e)에서와 같이 시료 탈착부(360) 상에 위치시키게 된다.

이후, 이동실린더(341)의 역 작동에 의해 양편으로 벌어져 있던 이동플레이트(340)를 가까이 이동시키면, 양편의 시료 탈착부(360)가 이동플레이트(340)와 같이 이동되어 가까워지면서 도 8의 (f)에서와 같이 양 시료 탈착부(360)의 전면블록(361)에 형성된 관통공(362)에 튜브(110)의 양측 단부가 각각 끼워져 결합되고, 시료 탈착부(360)에 튜브(110)가 결합된 후에는 그립퍼(320)가 튜브(110)로부터 분리된 후 후진 이동되어 이격된다.

이와 같이 전면블록(361)의 관통공(362)에 관통 결합되는 튜브(110)의 양측 단부는 중간블록(363)의 결합홈(364) 내측면에 기밀 유지된 상태로 접하게 되고, 이 상태에서 가스공급원으로부터 배출된 탈착가스가 일측 시료 탈착부(360)의 유입공(365)을 통해 튜브(110) 내로 공급되어 튜브(110)를 관통한 후 반대편 시료 탈착부(360)로 배출된다.

이 과정에서는 튜브(110) 내에 포집된 시료는 탈착되지 않고 탈착가스만이 튜브(110)를 관통하여 흐르게 되는데, 이러한 가스의 흐름을 통해 리크를 체크하여 기밀을 확인할 수 있다.

이후, 가스의 리크가 없는 기밀성이 확보된 상태에서는 튜브(110) 내의 시료를 탈착시키게 되는데, 이를 위해 시료 탈착부(360)의 하부에 위치돼 있던 히팅블록(330)이 승강실린더(331)의 작동에 의해 상승되어 도 8의 (g)에서와 같이 튜브(110)의 하면을 감싸게 된다.

이 상태에서 히팅블록(330)이 예열되어 고체흡착관(100)의 튜브(110)가 가열되면, 튜브(110) 내의 흡착제에 포집돼 있던 시료가 열에 의해 분리되어 탈착되고, 탈착된 시료는 탈착가스에 의해 튜브(110)로부터 배출되어 분석기기로 공급된다.

한편, 상기와 같이 시료가 탈착되어 제거된 튜브(110)는 그립퍼(320)의 전진 이동에 의해 다시 그립된 상태에서 전술한 작동의 역순에 의해 튜브(110)의 양측 단부에 캡(120)이 다시 결합된 후, 트레이모듈(200)의 고정클립(230)에 다시 결합되어 장착된다.

따라서, 트레이모듈(200)에서 고체흡착관(100)을 탈착시켜 시료를 분리한 후 다시 트레이모듈(200)에 장착시키는 일련의 과정들이 모두 자동으로 이루어짐에 따라 최소의 인원으로 작업능률을 극대화할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 고체흡착관 110 : 튜브
120 : 캡 121 : 결합홈
122 : 실링홈 123 : 고정홈
200 : 트레이모듈 210 : 베이스프레임
220 : 벨트 230 : 고정클립
231 : 고정판 232 : 단차홈
233 : 클립판 234 : 그립홈
234a : 라운드부 235 : 슬릿
236 : 장착판 300 : 탈부착모듈
310 : 베이스플레이트 320 : 그립퍼
321 : 척실린더 322 : 서보모터
323 : 로드 330 : 히팅블록
331 : 승강실린더 340 : 이동플레이트
341 : 이동실린더 350 : 캡제거부
351 : 전면블록 352 : 제거홈
353 : 후면블록 354 : 볼플런저
355 : 볼 360 : 시료 탈착부
361 : 전면블록 362 : 관통공
363 : 중간블록 364 : 결합홈
365 : 유동공 366 : 후면블록
367 : 유동공

Claims

채취된 시료가 포집되어 저장되는 중공의 튜브와, 튜브의 양측에 결합되어 튜브를 밀폐시키는 캡을 갖는 고체흡착관;
고체흡착관이 장착되는 고정클립을 이송시키는 트레이모듈;
트레이모듈에서 이송되는 고정클립의 고체흡착관을 그립하여 탈착시키고 다시 고정클립에 장착시키는 그립퍼를 갖는 탈부착모듈;을 포함하는 시료 자동 분석장치.
청구항 1에 있어서,
탈부착모듈은 베이스플레이트에 구비되는 서보모터;
서보모터에 의해 이동되게 구비되는 한편 그 전면에는 그립퍼가 구비되는 척실린더;를 포함하여,
척실린더에 의해 그립퍼의 그립 및 해제작동이 이루어지도록 구비되는 시료 자동 분석장치.
청구항 2에 있어서,
탈부착모듈에는 고체흡착관의 튜브에 결합된 캡을 제거하는 캡제거부가 구성되되,
캡제거부는 베이스플레이트의 양측에서 각각 이동가능하게 구비되는 이동플레이트;
양 이동플레이트에 각각 고정되게 구비되는 한편 그 일측에는 고체흡착관의 튜브가 삽입되어 결합되는 제거홈을 갖는 전면블록;
각 전면블록과 이격된 이동플레이트에 각각 구비되어 전면블록과의 사이에 고체흡착관의 캡이 구비되도록 한 후면블록;을 포함하여,
각 이동플레이트에 의해 전면블록과 후면블록이 함께 이동되면서 그립퍼에 고정된 튜브에서 캡을 분리하여 제거하는 시료 자동 분석장치.
청구항 3에 있어서,
양 후면블록에는 볼플런저가 각각 구비되고, 각 볼플런저에는 후면블록의 전면으로 돌출되는 볼이 구비되며,
고체흡착관의 양 캡에는 볼플런저의 볼이 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되어,
캡의 제거시 캡이 전면블록과 후면블록 사이에서 정위치를 유지한 채로 튜브로부터 분리되게 구비되는 시료 자동 분석장치.
청구항 3에 있어서,
캡제거부와 이격된 양 이동플레이트에는 고체흡착관의 튜브에 포집된 시료를 탈착시키기 위한 시료 탈착부가 구성되되,
시료 탈착부는 양 이동플레이트에 각각 고정되어 서로 마주하도록 구비되는 한편 그 전면에는 튜브의 양측 단부가 관통 결합되는 관통공을 갖는 전면블록;
각 전면블록의 이면에 각각 면밀착되게 구비되는 한편 그 중앙부에는 전면블록에 관통 결합된 튜브에 탈착가스를 주입하거나 또는 주입된 탈착가스가 배출되는 유동공을 갖는 탈착블록;을 포함하는 시료 자동 분석장치.
청구항 1에 있어서,
고정클립은 트레이모듈에 고정되게 구비되는 고정판;
고정판의 양측에 각각 결합되는 한편 그 단부에는 고체흡착관의 튜브가 끼워져 장착되는 그립홈을 갖는 클립판;을 포함하는 시료 자동 분석장치.
청구항 6에 있어서,
클립판의 그립홈 단부에는 그립홈이 출입되는 개구부가 형성되고, 개구부에는 튜브의 출입을 원활케 하는 라운드부가 외측으로 라운드지게 형성되며,
클립판에는 그립홈에서 후방으로 절개된 슬릿이 형성되는 시료 자동 분석장치.