WO2010085085A2 - 입자 측정 유니트 - Google Patents

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WO2010085085A2
WO2010085085A2 PCT/KR2010/000367 KR2010000367W WO2010085085A2 WO 2010085085 A2 WO2010085085 A2 WO 2010085085A2 KR 2010000367 W KR2010000367 W KR 2010000367W WO 2010085085 A2 WO2010085085 A2 WO 2010085085A2
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water
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안강호
강기태
안진홍
윤진욱
권용택
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(주)에이치시티
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/065—Investigating concentration of particle suspensions using condensation nuclei counters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
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    • G01N15/0272—Investigating particle size or size distribution with screening; with classification by filtering
    • G—PHYSICS
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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
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    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4022—Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • G01N2001/4033—Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes sample concentrated on a cold spot, e.g. condensation or distillation

Definitions

  • the present invention relates to a particle measuring device, and more particularly, to a particle measuring device having a structure that enables providing data on more accurate particle size and distribution of particles in a liquid.
  • Particles are small-sized materials that are somewhat larger than molecules and form one of five phases of the material with solids, liquids, gases, and plasmas.
  • the particles are embodied as a solid or liquid suspended matter in the gaseous medium constituting the aerosol.
  • particles have a significant effect on productivity.
  • semiconductor circuit line widths for miniaturization have become smaller due to the development of semiconductor technology. Due to this finer line width, the particles are required to be measured even in the size range of about 10 nm in diameter (equivalent diameter).
  • conventional optical particle counters are difficult to measure for particles having an equivalent diameter of 0.1 ⁇ m or less due to light scattering. Accordingly, according to the prior art, the size and number of particles having a size of 0.1 ⁇ m or less may be measured through a particle separation device and a particle counting device.
  • DI water Deionized Water
  • fatal losses such as process loss or product defects may occur due to particles in DI water.
  • monitoring of unwanted particles in DI water is indispensable to minimize such process and manufacturing losses.
  • particles in the aerosol such as gas is made through an optical counter, it is accompanied by a problem that the accurate measurement due to the refraction of light, such as particles in the liquid is almost impossible.
  • an object of the present invention is to provide a particle measuring unit having a structure capable of achieving a simple and accurate counting of particles in a liquid.
  • another object of the present invention is to provide a particle measuring unit having a structure that enables stable and accurate measurement of fine particles through a condensation particle detection unit having a multi-channel and simple structure.
  • the present invention for achieving the above object, a housing; An atomizer unit disposed in the housing and in fluid communication with the high pressure DI water line, the atomizer unit branching from the high pressure DI water line and atomizing the DI water comprising particles, and disposed downstream of the atomizer unit into the housing; A particle having a condensation particle detector comprising a saturator for saturating the particles with a saturated working fluid, a condenser for condensing the particles saturated with the saturated working fluid in the saturator, and a condensation optical counter for counting the condensed saturated particles Provide a measuring unit.
  • the atomizer unit an atomizer body disposed in the housing and provided with an atomizer air inlet at one side, and disposed between the high pressure DI waterline and the atomizer body to enable mutual fluid communication. It may be provided with an atomizer valve portion, and an atomizer nozzle, one end is disposed in the atomizer valve portion, and the other end is disposed in the atomizer body to spray DI water containing particles into the atomizer body. .
  • the particle measuring unit may further include an optical particle counter having a plurality of channels between the atomizer unit and the condensation particle detector.
  • spraying and air of DI water including particles discharged through the optical particle counter are introduced into the saturator of the condensation particle detector, and the saturator is spraying and air of DI water including the particles.
  • a plurality of saturator flow lines wherein the condenser includes a plurality of condenser lines in fluid communication with the saturator flow lines, each mesh having a different size between the plurality of saturator flow lines and the condenser line.
  • a mesh screen having a mesh is disposed, and a plurality of condensation particle optical counters may be provided.
  • the saturator comprises: a saturator body formed of a porous material and having a plurality of saturator flow lines formed therethrough, and a saturator disposed below the saturator body and containing a saturated working fluid. And a saturator heater to provide heat for vaporizing saturated working fluid in the saturator chamber.
  • spraying and air of DI water including particles discharged through the optical particle counter are introduced into the saturator of the condensation particle detector, and the saturator is spraying and air of DI water including the particles.
  • a plurality of saturator flow lines, the condenser having a plurality of condenser lines in fluid communication with the saturator flow line, the condensation optical counter is provided with a plurality, each of the plurality of condenser lines and Mesh screens having meshes of different sizes may be disposed between the condensing optical counters.
  • the particle measuring unit apparatus according to the present invention having the configuration as described above has the following effects.
  • the particle measuring unit according to the present invention enables the measurement of particles in a wide range of sizes simply and quickly for the measurement of particles in a liquid, and at the same time, the inflow of the aerosol through the coarse particle detection unit into the fine particle detection unit. This enables more accurate measurement of particle size and number.
  • the particle measuring unit according to the present invention may be provided with a plurality or multi-channel condensation particle detector to enable more accurate particle count while optimizing ease of operation.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic partial perspective perspective view of a saturator and a condenser of a particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing the mounting state of the mesh screen of the particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a mesh screen of a particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view showing a mounting position of a mesh screen according to another example of a particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the atomizer unit of the particle measuring unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a particle measuring unit 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a particle measuring unit 10
  • FIG. 3 shows a particle measuring unit
  • a schematic partial perspective view of the saturator 400 and the condenser 500 of FIG. 10 is shown
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 3
  • FIG. 5 shows a saturator 400.
  • a schematic partial cross-sectional view showing the arrangement of the condenser 500 and the mesh square 600 is shown.
  • the particle side bottom unit 10 according to an embodiment of the present invention includes a housing 100, an atomizer unit 200, and a condensation particle detector 800; 400, 500, 600, 700.
  • the atomizer unit 200 and the condensed particles are provided.
  • the detector 800 is disposed in the housing 100.
  • the housing 100 includes a housing cover 110 and a housing body 120.
  • the housing cover 110 and the housing body 120 may be coupled to each other to form an internal space, and other components may be disposed in the internal space. have.
  • the housing 100 is configured as a single housing of a box type, but may be variously modified according to design specifications, such as taking a plurality of structures separated in some cases.
  • the housing body 120 is provided with a particle measuring unit operation unit 130, 140, 150 to enable the operation control and grasp the operating state of the particle measuring unit 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the particle measuring unit operating unit 130, 140, 150 may include a particle measuring unit display 130, a particle measuring unit operating button 140, and a particle measuring unit operating rotary knob 150. It is possible to generate and input an operation command signal for performing.
  • the housing body flow port 160 is formed at the side of the housing body 120 to introduce air from the outside, or in some cases, may be used as a component that allows the air remaining after treatment inside to be discharged.
  • the atomizer unit 200 (see FIG. 2) is disposed in the housing 100, the atomizer unit 200 in fluid communication with the high pressure DI water line 1 and branched from the high pressure DI water line 1. Nebulize. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the high pressure DI water line 1 is disposed outside the housing 100, and the high pressure DI water line 1 is formed as a pipe to form DI water (Deionized water). To flow. A high pressure pump (not shown) is disposed at one end of the high pressure DI water line 1, and DI water pressurized by the high pressure pump flows along the high pressure DI water line 1.
  • the high pressure DI water line 1 is preferably formed of a pressure resistant pipeline formed of a pressure resistant material capable of withstanding high pressure.
  • the DI water branch 2 is formed at one side of the high-pressure DI line 1, through which fluid communication with the atomizer unit 200 can be achieved.
  • the high pressure DI water branching through the DI water branch 2 contains particles which can be counted through an optical particle counter and a condensation optical counter disposed downstream.
  • the atomizer unit 200 includes an atomizer valve portion 201, an atomizer nozzle 210, and an atomizer body 220, and the atomizer valve portion 201 includes a high pressure DI water line 1 and an atomizer. Disposed between the bodies 220 to enable mutual fluid communication, more specifically the atomizer valve portion 201 includes an atomizer valve line 205 and the atomizer valve line 205 is a high pressure DI water line. It is disposed between (1) and the atomizer nozzle 210, one end of the atomizer valve line 205 is connected to the high pressure DI water line (1) and the other end of the atomizer valve line 205 is the atomizer nozzle ( 210).
  • the atomizer valve unit 201 may further include an atomizer valve body 202 and an atomizer valve motor 203, the atomizer valve body 202 is disposed on the atomizer valve line 205 And determine whether fluid communication is performed through the atomizer valve line 205, and the atomizer valve motor 203 is electrically connected to the controller 20, which is mechanically connected to the atomizer valve body 202, and is controlled by the controller.
  • the controller 20 By operating in accordance with the control signal of 20, the atomizer valve body 202 may be operated to allow and block branching and perfusion of the high pressure DI water through the atomizer valve line 205 and to control the flow rate of the high pressure DI water. have.
  • the atomizer body 220 is disposed in the housing 100 and the atomizer air inlet 223 is provided at one side. That is, as shown in Figure 2, the atomizer body 220 is disposed in the housing 100, the atomizer body 220 includes an atomizer body body 221 and the atomizer air inlet 223 do.
  • the atomizer body main body 221 is not clearly shown here has a structure in which a body main body fixing part (not shown) is provided on the outside and the body main body fixing part (not shown) is fixedly mounted inside the housing 100. A stable arrangement can also be achieved.
  • An atomizer flow bulkhead 227 is provided inside the atomizer body main body 221, and the interior space of the atomizer body main body 221 is defined by the atomizer flow bulkhead 227.
  • the atomizer outflow space 229 is divided into an atomizer flow partition 227 in the center of the atomizer flow bulkhead through the atomizer inlet space 225 and the atomizer outlet space 229 is in fluid communication with each other.
  • the atomizer outlet 228 is disposed at the bottom of the atomizer outlet space 229, the atomizer outlet 228 is atomized DI water and clean air to be in fluid communication with the optical particle counter 300 to be described below The flow of / nitrogen or the like may be transferred to the optical particle counter 300.
  • the atomizer air inlet 223 is disposed above the atomizer body main body 221, and one end of the atomizer air inlet 223 is in fluid communication with the atomizer body main body 221. Through the atomizer air inlet 223, a fluid such as clean air or nitrogen (N 2) is introduced into the atomizer body inlet space 225, which forms an inner space of the atomizer body body 221. In some cases, the other end of the atomizer air inlet 223 may be in fluid communication with the compressor (C), through which fluid flow such as clean air or nitrogen is stably through the atomizer air inlet 223. It may flow into the atomizer body main body 221.
  • a fluid such as clean air or nitrogen (N 2) is introduced into the atomizer body inlet space 225, which forms an inner space of the atomizer body body 221.
  • the other end of the atomizer air inlet 223 may be in fluid communication with the compressor (C), through which fluid flow such as clean air or nitrogen is stably through the atomizer air inlet
  • the atomizer nozzle 210 has one end disposed in the atomizer valve 201 and the other end disposed in the atomizer body 220 to inject DI water containing particles into the atomizer body.
  • the atomizer nozzle 210 has one end disposed in the atomizer valve 201 and the other end disposed in the atomizer body 220 to inject DI water containing particles into the atomizer body.
  • DI water containing particles into the atomizer body.
  • the atomizer nozzle 210 is disposed at the upper end of the atomizer valve body body 221, one end of the atomizer nozzle 210 is connected to the atomizer valve line 205 of the atomizer valve portion 201 and the atomizer The other end of the nozzle 210 is disposed in the atomizer inlet space 225 of the atomizer body main body 221 of the atomizer body 220. Therefore, when the atomizer valve motor 203 is operated in response to the control signal of the control unit 20 and the atomizer valve line 205 is opened in accordance with the operation of the atomizer valve body 202, the high pressure DI water is ato DI water is injected into the atomizer inlet space 225 through the optimizer nozzle 210.
  • An atomizer nozzle inlet 211 is disposed at one end of the atomizer nozzle 210 and an atomizer outlet 215 is formed at the other end, and the atomizer nozzle 210 is an atomizer nozzle flow part allowing flow of DI water. 213 is formed. Accordingly, the DI water is atomized by the decrease in pressure energy due to the pressure drop through the atomizer nozzle outlet 215 in the atomizer inlet space 225, and is introduced through the atomizer air inlet 223. Incorporated into clean air or nitrogen, etc., the atomizer flow septum through hole formed in the atomizer flow partition wall 227 is transferred to the atomizer flow channel 229 and ultimately to the optical particle counter 300 disposed downstream. .
  • Particles as impurities are contained in the DI water atomized by the atomizer 200, and the particles are counted by an optical particle counter 300 disposed downstream so that the particles are about 300 m or more, and generally 500 nm or more. Counting (counting) on coarse particles of size can be performed.
  • the optical particle counter 300 according to an embodiment of the present invention is configured as a two-channel, which is an example for explaining the present invention, it is further subdivided into coarse particle size of 8 channels, 12 channels, etc.
  • Various modifications are possible, such as may be implemented with a multi-channel photosynthetic particle counter. Through such a configuration, more accurate counting of particles can be performed by counting the number of particles for each size section of the coarse particles.
  • the condensation particle detector 800 is disposed in the housing 100.
  • the condensation particle detector 800 includes a saturator 400, a condenser 500, and a condensation optical counter 700.
  • Saturator 400 is disposed downstream of the atomizer unit and saturates particles in atomized DI water with saturated working fluid (L)
  • condenser 500 is saturated particles with saturated working fluid in saturator (400).
  • Condensation, and the condensation optical counter 700 disposed downstream of the condenser 500 counts the condensed particles in the condenser 500.
  • a flow pump P may be disposed downstream of the condensation optical counter 700 to enable stable flow of clean air / nitrogen containing condensation / saturated particles.
  • the flow pump P may be implemented as a vacuum pump, and may form a negative pressure to enable stable flow along the saturator flow line and the condenser line to form aerosols such as DI water and clean air containing particles.
  • the saturator 400 performs the saturation function through the porous structure.
  • the saturator 400 includes a saturator body 410 and a saturator chamber 430, where a saturator flow line 420 is disposed. do. That is, the saturator body 410 is formed of a single block of porous structure, for example, the saturator body 410 may be composed of a single porous ceramics and the like. A plurality of saturator flow lines 420 are formed inside the saturator body 410 through which atomized DI water including particles flowing through the optical particle counter 300 flows.
  • a saturator chamber 430 is disposed below the saturator body 410, and the saturator chamber 430 accommodates a working fluid L such as water and alcohol.
  • the working fluid supply part 431 is formed at one side of the saturator chamber 430, and the working fluid outlet part 434 is formed at the other side, and the working fluid inlet 431 and the working fluid outlet 433 are external working fluid sources ( It is in fluid communication with W). Accordingly, the working fluid L contained in the saturator chamber 430 is evaporated and introduced into the saturator body 410 of the porous structure, and the saturator body 410 contains the working fluid L of the gas phase and the saturator body.
  • the saturator heater 440 may be further provided on the outer side of the saturator 400, more specifically, on the outer side of the saturator body 410 and / or the saturator chamber 430.
  • the 440 may be heated through a power input from the power supply unit PS according to a control signal from the control unit 20 to provide heat to the saturator 400.
  • the temperature in the saturator flow line 420 is maintained at 35 ° C. when the saturated working fluid is alcohol, and the temperature in the saturator flow line 420 is 37 ° C.
  • a saturator insulator (not shown) and / or a condenser insulator (not shown) may be further provided to minimize heat loss due to simultaneous heating by the saturator and cooling of the condenser. Energy losses can also be minimized.
  • a plurality of saturator flow lines 420 formed on the saturator body 410 are provided as shown in FIGS. 2 to 4, and a plurality of condenser 500 in fluid communication with the saturator 400 are also provided.
  • Saturator flow line 420 is formed in saturator body 410, which includes saturator flow line inlet 423 and saturator flow line body 424. That is, as shown in Figure 3, the saturator body inlet 421 is formed on one side of the saturator body 410, the saturator body inlet 421 is a plurality of saturator flow line 420 In fluid communication with each saturator flow line inlet 423.
  • atomized DI water comprising particles discharged from the optical particle counter 300 is transferred to the saturator flow line inlet 423 through the saturator body inlet 421 to thereby provide saturator body flow line body portion.
  • Flowing along 424 may be saturated by a saturated working fluid.
  • the saturator body flow line body portion 424 is in fluid communication with a plurality of condenser lines 510 of the condenser 500, more specifically each condenser line through hole 511 formed in the condenser line 510.
  • the condensation cooling unit 520 maintains an efficient cooling state by operating according to a control signal of the control unit 20 (refer to FIG. 2).
  • a cooling fin (not shown) and a cooling fan 530 may be further provided on the outside of the condensation cooling unit 520. It may be made through whether or not the power supply from the power supply unit (PS) controlled by 20).
  • PS power supply unit
  • the saturator / condenser structure of the electronic cooling device structure has been described, but hot air containing saturated steam of the saturated working fluid in a range capable of effectively saturating and condensing the particles saturated with the saturated working fluid,
  • Various modifications are possible, depending on the design specifications, such as by mixing a low-temperature sprayed DI water to form a supersaturated water vapor to condense.
  • the condensation particle detection unit 800 may further include a component that enables the detection by size of the fine particles. That is, as shown in Figure 5 and 6, the condensation particle detector 800 includes a mesh screen 600, the mesh screen 600 has a different size of eyes (mesh, mesh) It is provided with a plurality.
  • the mesh screen 600 includes a mesh screen frame 610 and a mesh screen body 620.
  • the mesh screen body 620 is formed with a fine mesh set to a predetermined size and the mesh screen body 620 is
  • the mesh screen frame 610 may be mounted on the mesh screen frame 610 while forming a tensioned state of tension.
  • Mesh screen 600 is disposed between saturator 400 and condenser 500.
  • a screen receiving portion 513 is formed at a lower end of the condenser line 510, and a mesh screen 600 is positioned and fixed to the screen receiving portion 513.
  • One surface of the mesh screen 600 is disposed at the condenser line 510.
  • the other side of the mesh screen 600 is disposed to face the saturator flow line outlet 425 of the saturator flow line 420.
  • the mesh screen 600 only permits the flow of particles of a size smaller than the predetermined mesh size in the flow of DI water aerosols comprising particles saturated by the saturated working fluid flowing through the saturator flow line 420.
  • each condensation flow line 510 may be classified such that only particles having a predetermined size range flow through the mesh screen having meshes having different sizes.
  • the size of particles that can be classified through such a predetermined mesh may be classified into 10 nm or more, 30 nm or more, 50 nm or more, 100 nm or more, 200 nm or more.
  • particles saturated with saturated working fluids sorted by size are individually sensed through a plurality of condensation optical counters 700 disposed downstream of each condenser line 510 to thereby perform particle size counting. Can be.
  • the mesh screen according to the present invention is not limited to the arrangement position, the position can be changed according to the design specifications. That is, as shown in FIG. 7, the mesh screen 600 may be disposed between each condenser line 510 and the condensation optical counter 700. In this case, the mesh size may be classified into particles of 10 nm or more, 30 nm or more, 50 nm or more, 100 nm or more, 200 nm or more as described above. By taking such a configuration, screening of the particles after condensation may be performed to obtain more accurate results.
  • the atomizer unit 200a is formed in a single body and communicates with the DI water branch 2 formed in the high-pressure DI line 1 through the atomizer inlet 211a formed at one side. It can also be achieved.
  • the atomizer inlet 211a is in fluid communication with the atomizer flow line 213a, and downstream of the atomizer flow line 213a is arranged an atomizer outlet 228a in fluid communication with the optical counter 300. .
  • the atomizer flow line 213a communicates with the atomizer air inlet 223a.
  • the atomizer air inlet 223a is connected to the compressor 30 to receive compressed air.
  • the compressed air flowing from the atomizer air inlet 223a is mixed with the sampled DI water to spray / drop the sampled DI water. Discharge to recycle through the bypass passage 224a.
  • the flow rate of the sampled DI water mixed into droplets by the compressed air introduced into the atomizer flow line 213a through the atomizer air inlet 223a is input through the DI water branch 2 in this embodiment.
  • the sampled DI water was set at a flow rate of 100 ml / min, and double spray droplets were formed at a ratio of 1: 4 at a flow rate of 20 ml / min, and bypassed water at a flow rate of 80 ml / min.
  • the flow rate ratio may be changed according to a predetermined operating condition, and various operating state formation and atomizer unit structures may be set according to design specifications.
  • high pressure DI water flows through the high pressure DI water line 1, and the control unit 20 controls the signal input through the particle measuring unit operation button 140 and the particle measuring unit operation rotary knob 150 by the user. Based on this, a predetermined control signal is generated.
  • a control signal is applied to the atomizer valve motor 203 of the atomizer valve unit 201 so that the atomizer valve body 202 may be used.
  • the high pressure DI water is allowed to enter the atomizer 200 from the high pressure DI water line 1.
  • Inflowed DI water is delivered to the atomizer nozzle 210 and DI water is sprayed into the atomizer inflow space 225 at a high pressure from the atomizer nozzle 210 to be atomized.
  • the controller 20 applies a control signal to the compressor (C) to allow the clean air / nitrogen and the like to be introduced through the atomizer air inlet 223. Clean air / nitrogen and atomized DI water are mixed to form a DI water aerosol, which includes certain particles.
  • control unit 20 controls the operation of the flow pump (P) to achieve a stable flow of the overall DI water aerosol.
  • the controller 300 may apply a control signal to the multi-channelized optical particle counter 300 to count the number of coarse particles having a predetermined size, for example, 200 nm or 500 nm or more.
  • the control unit 20 applies a control signal to the power supply unit PS to control the operation of the saturator heater 440 to maintain an optimal saturation state and atomized including the particles in the saturator 400
  • a saturation step for the DI water aerosol is performed, wherein the aerogel flows branched along a plurality of saturator flow lines 420 formed in the saturator body 410.
  • the aerosol containing the saturated particles is delivered to the condenser 500, in which only saturated particles smaller than the mesh size set by the user by the mesh screen 600 pass through the mesh screen 600.
  • the individual particle number counts are made in the condensation optical counter 700 disposed downstream of each condenser line 510, and the result of this count is passed to the controller 20, which is not shown. )
  • the number of particles for each size section can be calculated and stored through the electrical signal transmission to the storage unit (not shown), and the result is output through the particle measurement unit display 130 to provide a predetermined result to the user. Can be provided.
  • the atomizer disposed in the particle measuring unit may be configured as an electrostatic atomization type.
  • the atomizer disposed in the particle measuring unit may be configured as an electrostatic atomization type.
  • Various variations are possible.

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Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와, 상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.

Description

입자 측정 유니트
본 발명은 입자 측정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 액체 내의 입자에 대한 보다 정확한 입자 크기 및 분포 등에 대한 데이터 제공을 가능하게 하는 구조의 입자 측정 장치에 관한 것이다.
입자(particle)는 작은 크기의 물질로서, 분자들보다는 다소 큰 크기를 갖고 고체, 액체, 기체, 플라즈마와 함께 물질의 5상 중의 하나를 이룬다. 통상적으로 입자는 에어로졸을 구성하는 기체 매체에 고체 또는 액체의 부유 물질로 구현된다.
이러한 입자는 소각로 배출 물질, 황사, 스모그 등의 대기 오염과 밀접한 관련을 갖는데, 이는 인간의 건강과 직결되는 문제로서, 이러한 입자에 의한 대기 오염에 대처하기 위하여 입자에 대한 보다 정확한 물리, 화학, 전기적 분석이 요구되고 있다.
뿐만 아니라, 산업 생산 설비에서도 입자는 생산성에 상당한 영향을 미치는데, 예를 들어, 반도체 산업에 있어 반도체 기술의 발달로 대용량화를 위한 반도체 회로 선폭은 미세화되고 있다. 이러한 미세화된 선폭으로 인하여, 입자는 직경(등가 직경)이 10nm 정도의 크기 범위에 대하여도 측정이 필수적으로 요구되고 있다. 하지만, 종래의 광학 입자 계수기는 빛의 산란으로 인하여 등가 직경이 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대하여는 측정이 곤란하였다. 이에 종래 기술에 따르면, 입자 분리 장치와 입자 계수 장치를 통하여 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대한 크기 및 개수 등을 측정할 수 있었다.
특히, 반도체 공정 중 반도체 웨이퍼 및 LCD 유리 기판 등의 공정에 있어, 순수(DI water; deionized water)를 통하여 세정 작업이 수행되고, DI 워터 내 입자로 인하여 공정 손실 내지 제품 불량 등의 치명적인 손실이 발생할 수도 있는데, 이러한 공정 및 제조 상의 손실을 최소화하기 위하여 DI 워터 내 원치 않는 입자에 대한 모니터링이 필수적으로 요구되고 있다. 통상적으로 기체 등의 에너로졸 내 입자를 계수함에 있어 광학 계수기를 통한 계수가 이루어지는데, 액체 내 입자의 경우 빛의 굴절 등으로 인한 정확한 측정이 거의 불가능하다는 문제점이 수반되었다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체 내 입자의 계수를 간단하면서도 정확하게 이룰 수 있는 구조의 입자 측정 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 다채널화 가능하면서도 간단한 구조의 응축 입자 검출부를 통하여 안정적이면서도 정확한 미세 입자 측정을 가능하게 하는 구조의 입자 측정 유니트를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와, 상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.
상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 아토마이저 유니트는: 상기 하우징에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유입부가 구비되는 아토마이저 바디와, 고압 DI 워터 라인과 상기 아토마이저 바디 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는 아토마이저 밸브부와, 일단은 상기 아토마이저 밸브부에, 그리고 타단은 상기 아토마이저 바디에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 상기 아토마이저 바디 내부로 분사시키는 아토마이저 노즐을 구비할 수도 있다.
상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 아토마이저 유니트와 상기 응축 입자 검출부 사이에는 복수 개의 채널을 구비하는 광학 입자 계수기를 더 구비할 수도 있다.
상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되, 상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하되, 상기 복수 개의 포화기 유동 라인과 상기 응축기 라인 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되고, 상기 응축 입자 광학 계수기는 복수 개가 구비될 수도 있다.
상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 포화기는: 다공성 재료로 형성되고, 관통 형성되는 복수 개의 포화기 유동 라인을 구비하는 포화기 바디와, 상기 포화기 바디의 하부에 배치되고 포화 작동 유체를 수용하는 포화기 챔버와, 상기 포화기 챔버 내 포화 작동 유체를 기화시키기 위한 열을 제공하는 포화기 히터를 구비할 수도 있다.
상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되, 상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하고, 상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되고, 각각의 상기 복수 개의 응축기 라인과 상기 응축 광학 계수기 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 액체 내 입자 측정에 있어 간단하고 신속하게 폭 넓은 크기 범위의 입자에 대한 측정을 가능하게 함과 동시에, 조대 입자 검출부를 거친 에어로졸의 미세 입자 검출부로의 유입을 통해 보다 정확한 입자 크기, 개수 등의 측정을 가능하게 한다.
둘째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 복수 또는 다채널화되는 응축 입자 검출부를 구비하여 운용 용이성을 최적화하면서도 보다 정확한 입자 계수를 가능하게 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 포화기 및 응축기에 대한 개략적인 부분 투영 사시도이다.
도 4는 도 3의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 메쉬 스크린의 장착 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 메쉬 스크린에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 다른 일예에 따른 메쉬 스크린의 장착 위치를 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 아토마이저 유니트 변형예에 대한 개략적 부분 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 2에는 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 구성도가 도시되고, 도 3에는 입자 측정 유니트(10)의 포화기(400) 및 응축기(500)에 대한 개략적인 부분 사시도가 도시되고, 도 4에는 도 3의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 취한 개략적인 단면도가 도시되고, 도 5에는 포화기(400), 응축기(500) 및 메쉬 스퀘어(600)의 배치 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도가 도시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측저 유니트(10)는 하우징(100)과, 아토마이저 유니트(200)와, 응축 입자 검출부(800;400,500,600,700)를 구비하는데, 아토마이저 유니트(200) 및 응축 입자 검출부(800)는 하우징(100)에 배치된다.
하우징(100)은 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)를 포함하는데, 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)는 서로 체결되어 내부 공간을 형성되고 내부 공간에는 다른 구성요소들이 배치될 수 있다. 본 실시예에서 하우징(100)은 박스 타입의 단일의 하우징으로 구성되었으나, 경우에 따라 분리된 복수 개의 구조를 취할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
하우징 바디(120)의 일면에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 작동 제어 및 작동 상태 파악을 가능하게 하는 입자 측정 유니트 조작부(130,140,150)가 구비된다. 입자 측정 유니트 조작부(130,140,150)는 입자 측정 유니트 디스플레이(130)와, 입자 측정 유니트 조작 버튼(140) 및 입자 측정 유니트 조작 로터리 노브(150)를 포함할 수 있는데, 이를 통하여 사용자가 원하는 소정의 작동 모드를 수행하기 위한 조작 명령 신호를 생성 입력할 수 있다. 하우징 바디(120)의 측면에는 하우징 바디 유동구(160)가 형성되어 외부로부터 공기를 유입시키거나 또는 경우에 따라 내부에서 처리후 잔존하는 공기를 배출 가능하게 하는 구성요소로 사용될 수 있다.
아토마이저 유니트(200, 도 2 참조)는 하우징(100)에 배치되는데, 아토마이저 유니트(200)는 고압 DI 워터 라인(1)과 유체 소통을 이루고 고압 DI 워터 라인(1)으로부터 분기되는 DI 워터를 분무화시킨다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 외측에 고압 DI 워터 라인(1)이 배치되는데, 고압 DI 워터 라인(1)은 관로로 형성되어 DI 워터(Deionized water)를 유동시킨다. 고압 DI 워터 라인(1)의 일단에는 고압 펌프(미도시)가 배치되는데, 고압 펌프에 의하여 가압된 DI 워터가 고압 DI 워터 라인(1)을 따라 관류한다. 고압 DI 워터 라인(1)은 고압에 견딜 수 있는 내압 재료로 형성되는 내압 파이프 라인으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 고압 DI 라인(1)의 일측에는 DI 워터 분기구(2)가 형성되는데, 이를 통하여 아토마이저 유니트(200)와 유체 소통을 이룰 수 있다. DI 워터 분기구(2)를 통하여 분기되는 고압 DI 워터에는 입자들이 포함되고 이는 하류에 배치되는 광학 입자 계수기 및 응축 광학 계수기를 통하여 계수될 수 있다.
아토마이저 유니트(200)는 아토마이저 밸브부(201)와 아토마이저 노즐(210)과 아토마이저 바디(220)를 포함하고, 아토마이저 밸브부(201)는 고압 DI 워터 라인(1)과 아토마이저 바디(220)의 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는데, 보다 구체적으로 아토마이저 밸브부(201)는 아토마이저 밸브 라인(205)을 구비하고 아토마이저 밸브 라인(205)는 고압 DI 워터 라인(1)과 아토마이저 노즐(210)의 사이에 배치되는데, 아토마이저 밸브 라인(205)의 일단은 고압 DI 워터 라인(1)과 연결되고 아토마이저 밸브 라인(205)의 타단은 아토마이저 노즐(210)과 연결된다. 또한, 아토마이저 밸브부(201)는 아토마이저 밸브 바디(202)와 아토마이저 밸브 모터(203)를 더 구비할 수 있는데, 아토마이저 밸브 바디(202)는 아토마이저 밸브 라인(205) 상에 배치되어 아토마이저 밸브 라인(205)을 통한 유체 소통 여부를 결정하고, 아토마이저 밸브 모터(203)는 아토마이저 밸브 바디(202)와 기계적으로 연결되고 하기되는 제어부(20)와 전기적으로 연결되어, 제어부(20)의 제어 신호에 따라 가동됨으로써 아토마이저 밸브 바디(202)를 가동시켜 아토마이저 밸브 라인(205)을 통한 고압 DI 워터의 분기 및 관류를 허용 및 차단하고 고압 DI 워터의 유량을 제어할 수도 있다.
아토마이저 바디(220)는 하우징(100)에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유입부(223)가 구비된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 아토마이저 바디(220)는 하우징(100)에 배치되는데, 아토마이저 바디(220)는 아토마이저 바디 본체(221)와 아토마이저 공기 유입부(223)를 포함한다. 아토마이저 바디 본체(221)는 여기서 명확하게 도시되지는 않았으나 외측에 바디 본체 고정부(미도시)가 구비되고 바디 본체 고정부(미도시)가 하우징(100)의 내측에 고정 장착되는 구조를 취하여 안정적인 배치 구조를 이룰 수도 있다. 아토마이저 바디 본체(221)의 내측에는 아토마이저 유동 격벽(227)이 구비되고, 아토마이저 유동 격벽(227)에 의하여 아토마이저 바디 본체(221)의 내부 공간은 아토마이저 유입 공간(225)과 아토마이저 유출 공간(229)으로 분할되는데, 아토마이저 유동 격벽(227)의 중앙에는 아토마이저 유동 격벽 관통구가 구비되어 아토마이저 유입 공간(225)과 아토마이저 유출 공간(229)은 서로 유체 소통을 이룬다. 아토마이저 유출 공간(229)의 하단에는 아토마이저 유출구(228)가 배치되는데, 아토마이저 유출구(228)는 하기되는 광학 입자 계수기(300)와 유체 소통을 이루어 하기되는 분무화된 DI워터와 청정공기/질소 등의 유동을 광학 입자 계수기(300)로 전달할 수 있다.
아토마이저 공기 유입부(223)는 아토마이저 바디 본체(221)의 상측에 배치되는데, 아토마이저 공기 유입부(223)의 일단은 아토마이저 바디 본체(221)와 유체 소통을 이룬다. 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 청정 공기(clean air) 또는 질소(N2)와 같은 유체가 아토마이저 바디 본체(221)의 내부 공간을 형성하는 아토마이저 바디 유입 공간(225)으로 유입된다. 경우에 따라, 아토마이저 공기 유입부(223)의 타단은 압축기(C)와 유체 소통을 이룰 수 있는데, 이를 통하여 청정 공기 또는 질소와 같은 유동 유체가 안정적으로 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 아토마이저 바디 본체(221)로 유입될 수 있다.
아토마이저 노즐(210)은 일단이 아토마이저 밸브부(201)에, 그리고 타단이 아토마이저 바디(220)에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 아토마이저 바디 내부로 분사시킨다. 여기서, 아토마이저 노즐은 단수 개가 도시되었으나, 경우에 따라 복수 개의 아토마이저 노즐이 배치될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
아토마이저 노즐(210)은 아토마이저 밸브 바디 본체(221)의 상단에 배치되는데, 아토마이저 노즐(210)의 일단은 아토마이저 밸브부(201)의 아토마이저 밸브 라인(205)과 연결되고 아토마이저 노즐(210)의 타단은 아토마이저 바디(220)의 아토마이저 바디 본체(221)의 아토마이저 유입 공간(225)으로 배치된다. 따라서, 제어부(20)의 제어 신호에 따라 아토마이저 밸브 모터(203)가 가동되어 아토마이저 밸브 바디(202)의 작동에 따라 아토마이저 밸브 라인(205)이 개방되는 경우, 고압의 DI 워터는 아토마이저 노즐(210)을 통하여 아토마이저 유입 공간(225)으로 DI 워터를 분사한다. 아토마이저 노즐(210)의 일단에는 아토마이저 노즐 유입구(211)가 배치되고 타단에는 아토마이저 유출구(215)가 형성되며, 아토마이저 노즐(210)는 DI워터의 유동을 허용하는 아토마이저 노즐 유동부(213)가 형성된다. 따라서, 아토마이저 유입 공간(225)에서 아토마이저 노즐 유출구(215)를 통하여 DI 워터는 압력 강하에 따른 압력 에너지의 감소 등으로 DI 워터는 분무화되고 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 유입되는 청정공기 또는 질소 등에 혼입되어 아토마이저 유동 격벽(227)에 형성된 아토마이저 유동 격벽 관통구를 통하여 아토마이저 유츨 공간(229)으로 전달되고, 궁극적으로 하류에 배치되는 광학 입자 계수기(300)로 전달된다. 이와 같은 아토마이저(200)에서 분무화된 DI 워터의 내부에는 불순물로서의 입자 등이 내포되는데, 이러한 입자는 하류에 배치되는 광학 입자 계수기(300)에서 입자 계수됨으로써 약 300m 이상, 대체적으로 500nm 이상의 입자 크기의 조대 입자에 대한 계수(카운팅)을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 입자 계수기(300)는 2-채널로 구성되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일예로서 경우에 따라 8채널, 12채널 등의 조대 입자 크기에 대하여 보다 세분화된 복수 채널 광합 입자 계수기로 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 이와 같은 구성을 통하여, 조대 입자에 대한 크기 구간별로 입자의 개수를 계수함으로써 보다 정확한 입자의 계수를 수행할 수 있다.
*응축 입자 검출부(800)는 하우징(100)에 배치되는데, 본 실시예에서 응축 입자 검출부(800)는 포화기(400)와, 응축기(500)와 응축 광학 계수기(700)를 포함한다. 포화기(400)는 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 분무화된 DI 워터 내 입자를 포화 작동 유체(L)로 포화시키고, 응축기(500)는 포화기(400)에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키며, 응축기(500)의 하류에 배치되는 응축 광학 계수기(700)는 응축기(500)에서 응축된 입자를 계수한다. 여기서, 응축 광학 계수기(700)의 하류에는 유동 펌프(P)가 배치되어 응축/포화 입자를 포함하는 청정공기/질소의 안정적인 유동을 가능하게 할 수 있다. 유동 펌프(P)는 진공 펌프로 구현될 수 있는데, 부압을 형성하여 입자를 포함하는 DI 워터 및 청정 공기 등의 에어로졸을 포화기 유동 라인 및 응축기 라인을 따른 안정적인 유동을 가능하게 할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 포화기(400)는 다공성 구조를 통한 포화 기능을 수행한다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 포화기(400)는 포화기 바디(410)와 포화기 챔버(430)를 포함하는데, 포화기 바디(410)에는 포화기 유동 라인(420)이 배치된다. 즉, 포화기 바디(410)는 다공성(porous) 구조의 단일 블록으로 형성되는데, 예를 들어 포화기 바디(410)는 단일의 다공성 세라믹스 등으로 구성될 수도 있다. 포화기 바디(410)의 내부에는 복수 개의 포화기 유동 라인(420)이 형성되는데, 이를 통하여 광학 입자 계수기(300)를 관류한 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터가 유동한다. 또한, 포화기 바디(410)의 하부에는 포화기 챔버(430)가 배치되는데, 포화기 챔버(430)에는 물, 알코올 등과 같은 작동 유체(L)가 수용된다. 포화기 챔버(430)의 일측에는 작동 유체 공급부(431)가 형성되고 타측에는 작동 유체 유출부(434)가 형성되며, 작동 유체 유입구(431) 및 작동 유체 유출구(433)는 외부 작동 유체 공급원(W)과 유체 소통을 이룬다. 따라서, 포화기 챔버(430)에 수용된 작동 유체(L)는 증발하여 다공성 구조의 포화기 바디(410)로 유입되고 포화기 바디(410)는 기상의 작동 유체(L)를 머금으며 포화기 바디(410)에 형성된 포화기 유동 라인(420)을 통하여 관류하는 분무화된 DI 워터 내 입자가 작동 유체 증기로 포화될 수 있도록 한다. 경우에 따라 포화기(400)의 외측, 보다 구체적으로 포화기 바디(410) 및/또는 포화기 챔버(430)의 외측에는 포화기 히터(440)가 더 구비될 수 있는데, 포화기 가열부(440)는 제어부(20)로부터의 제어 신호에 따라 전원부(PS)로부터 입력되는 전원을 통해 가열되어 포화기(400)에 열을 제공할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여 예를 들어 포화 작동 유체가 알코올인 경우 포화기 유동 라인(420) 내 온도를 35℃로, 그리고 포화 작동 유체가 물인 경우 포화기 유동 라인(420) 내 온도를 37℃로 유지시킴으로써, 포화 작동 유체를 통한 포화 과정을 보다 원활하고 지속적이며 안정적으로 이루어지도록 할 수도 있다. 또한, 포화기에 의한 열과 응축기에서의 냉각 기능의 동시 수행에 의한 열손실을 최소화하기 위하여 포화기 인슐레이터(미도시) 및/또는 응축기 인슐레이터(미도시)가 더 구비되어 양자의 구성요소간의 열전달로 인한 에너지 손실을 최소화시킬 수도 있다.
한편, 포화기 바디(410)에 형성된 포화기 유동 라인(420)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개가 구비되고, 포화기(400)와 유체 소통을 이루는 응축기(500)도 복수 개의 응축기 라인(510)을 포함한다. 포화기 유동 라인(420)은 포화기 바디(410)에 형성되는데, 포화기 유동 라인(420)은 포화기 유동 라인 유입부(423)와 포화기 유동 라인 바디부(424)를 포함한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 포화기 바디(410)의 일측에는 포화기 바디 유입부(421)가 형성되는데, 포화기 바디 유입부(421)는 복수 개의 포화기 유동 라인(420)의 각각의 포화기 유동 라인 유입부(423)와 유체 소통을 이룬다. 따라서, 광학 입자 계수기(300)로부터 배출된 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터는 포화기 바디 유입부(421)를 통하여 포화기 유동 라인 유입부(423)로 전달됨으로써 포화기 바디 유동 라인 바디부(424)를 따라 관류하며 포화 작동 유체에 의하여 포화될 수 있다. 포화기 바디 유동 라인 바디부(424)는 응축기(500)의 복수 개의 응축기 라인(510), 보다 구체적으로 응축기 라인(510)에 형성된 각각의 응축기 라인 관통구(511)와 유체 소통을 이룬다.
응축 냉각부(520)는 제어부(20, 도 2 참조)의 제어 신호에 따라 작동함으로서 효율적 냉각 상태를 유지한다. 응축 냉각부(520)의 효율을 증대시키기 위하여 응축 냉각부(520)의 외측에는 냉각핀(미도시)과 냉각팬(530)이 더 구비될 수 있는데, 냉각팬(530)의 가동은 제어부(20)에 의하여 제어되는 전원부(PS)로부터의 전원 공급 여부를 통하여 이루어질 수 있다. 응축 냉각부(520)와의 열교환을 통하여, 포화된 포화 작동 유체의 수증기에 의하여 둘러싸인 입자를 핵으로 응축이 발생하여 물방울이 형성된다. 본 실시예에서는 전자 냉각 장치 구조의 포화기/응축기 구조에 대하여 설명하였으나, 포화 작동 유체로 포화된 입자를 효과적으로 포화 및 응축시킬 수 있는 범위에서 포화 작동 유체의 포화 수증기가 들어 있는 고온의 공기와, 저온 상태의 분무화된 DI 워터를 혼합하여 과포화된 수증기를 형성하여 응축시키는 혼합방식으로 구성될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 응축 입자 검출부(800)는 미세 입자의 크기별 검출을 가능하게 하는 구성요소를 더 구비할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 응축 입자 검출부(800)는 메쉬 스크린(600, mesh screen)을 포함하는데, 메쉬 스크린(600)은 서로 상이한 크기의 눈(메쉬, mesh)를 갖는 복수 개로 구비된다. 메쉬 스크린(600)은 메쉬 스크린 프레임(610)과 메쉬 스크린 바디(620)를 포함하는데, 메쉬 스크린 바디(620)에는 소정의 크기로 설정된 미세한 메쉬(mesh)가 형성되고 메쉬 스크린 바디(620)는 메쉬 스크린 프레임(610)에 의하여 인장된 긴장 상태를 형성하며 메쉬 스크린 프레임(610)에 장착될 수 있다. 메쉬 스크린(600)은 포화기(400)와 응축기(500) 사이에 배치된다. 응축기 라인(510)의 하단에는 스크린 수용부(513)가 형성되고 스크린 수용부(513)에 메쉬 스크린(600)이 위치 고정되어 배치되는데, 메쉬 스크린(600)의 일면은 응축기 라인(510)의 응축기 라인 관통구(511)를 향하도록 배치되고 메쉬 스크린(600)의 타면은 포화기 유동 라인(420)의 포화기 유동 라인 유출구(425)와 마주하도록 내지 접하도록 배치된다. 메시 스크린(600)은 포화기 유동 라인(420)을 관류하는 포화 작동 유체에 의하여 포화된 입자를 포함하는 DI 워터 에어로졸의 유동시 사전 설정된 메쉬 사이즈보다 작은 크기의 입자의 유동만을 허용한다. 따라서, 서로 상이한 크기의 메쉬를 갖는 메쉬 스크린에 의하여 각각의 응축 유동 라인(510)의 응축 유동 라인 관통구(511)에는 사전 설정된 크기 범위의 입자만이 관류하도록 분류할 수 있다. 이와 같은 사전 설정된 메쉬를 통하여 분류될 수 있는 입자의 크기는 10㎚ 이상, 30㎚ 이상, 50㎚ 이상, 100㎚ 이상, 200㎚ 이상 등으로 분류될 수 있다. 이와 같이, 크기별로 분류된 포화 작동 유체로 포화된 입자는 각각의 응축기 라인(510)의 하류에 배치되는 복수 개의 응축 광학 계수기(700)를 통하여 개별적으로 감지됨으로써 이를 통하여 입자의 크기별 계수를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 메쉬 스크린은 상기 배치 위치에 한정되지 않고 설계 사양에 따라 위치 변동이 가능하다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 메쉬 스크린(600)은 각각의 응축기 라인(510)과 응축 광학 계수기(700)의 사이에 배치될 수도 있다. 이때 메쉬 사이즈는 입자 크기 별로 상기와 같이 10㎚ 이상, 30㎚ 이상, 50㎚ 이상, 100㎚ 이상, 200㎚ 이상 등으로 분류될 수 있다. 이와 같은 구성을 취하여 응축된 후의 입자에 대한 스크린닝 작업을 이룸으로써 보다 정확한 결과 도출이 가능할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 아토마이저 유니트는 상기 실시예에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능하다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 아토마이저 유니트(200a)는 단일체로 형성되어 일측에 형성되는 아토마이저 유입구(211a)를 통하여 고압 DI 라인(1)에 형성된 DI 워터 분기구(2)와 소통을 이룰 수도 있다. 아토마이저 유입구(211a)는 아토마이저 유동 라인(213a)과 유체 소통을 이루는데, 아토마이저 유동 라인(213a)의 하류에는 광학 계수기(300)와 유체 소통을 이루는 아토마이저 유출구(228a)가 배치된다. 아토마이저 유동 라인(213a)은 아토마이저 공기 유입부(223a)와 소통을 이루는데, 아토마이저 공기 유입부(223a)는 압축기(30)와 연결되어 압축 공기를 입력받는다. 이때, 아토마이저 공기 유입부(223a)로부터 유입되는 압축 공기는 샘플링된 DI 워터와 혼합되어 샘플링된 DI 워터를 분무/액적화하는데, 이때 압축 공기에 분무/액적화되지 못하고 상당한 크기의 형성된 물은 바이패스 통로(224a)를 통하여 배출 내지 재순환된다. 아토마이저 공기 유입부(223a)를 통하여 아토마이저 유동 라인(213a)으로 유입된 압축 공기에 의해 혼합 액적화되는 샘플링된 DI 워터의 유량은 본 실시예에서 DI 워터 분기구(2)를 통하여 입력되는 샘플링된 DI 워터를 100ml/min의 유량으로 설정하였고, 이중 분무 액적화되어 에어로졸로 형성되는 유량을 20ml/min로, 그리고 바이패스되는 물을 80ml/min의 유량으로 1:4의 비율로 형성하였으나, 이와 같은 유량비율은 소정의 작동 조건에 따라 변화될 수 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 작동 상태 형성 및 아토마이저 유니트 구조를 설정할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 작동 과정을 설명한다. 먼저, 고압 DI 워터 라인(1)을 통하여 고압의 DI 워터가 유동하는데, 제어부(20)는 사용자에 의한 입자 측정 유니트 조작 버튼(140) 및 입자 측정 유니트 조작 로터리 노브(150)를 통한 신호 입력에 기초하여 소정의 제어 신호를 생성한다. 사용자에 의하여 입력된 신호가 고압 DI 워터 라인(1) 내 입자의 계수인 경우, 아토마이저 밸브부(201)의 아토마이저 밸브 모터(203)에 제어 신호를 인가하여 아토마이저 밸브 바디(202)의 가동을 통해, 고압의 DI 워터가 고압 DI 워터 라인(1)으로부터 아토마이저(200)로 유입되는 것을 허용한다. 유입된 DI 워터는 아토마이저 노즐(210)로 전달되고 아토마이저 노즐(210)에서 고압으로 아토마이저 유입 공간(225)으로 DI 워터가 분사되어 분무화(噴霧化)된다. 이때, 제어부(20)는 압축기(C)에 제어 신호를 인가하여 청정 공기/질소 등이 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 유입되는 것을 허용한다. 청정 공기/질소 및 분무화된 DI 워터가 혼합되어 DI 워터 에어로졸을 형성하는데, 이에는 소정의 입자가 포함된다.
이때, 제어부(20)는 유동 펌프(P)의 조작을 제어 함으로써 전체적인 DI 워터 에어로졸의 유동을 안정적으로 이루도록 한다. 그런 후, 제어부(300)는 다채널화된 광학 입자 계수기(300)로 제어 신호를 인가하여 소정의 크기, 예를 들어 200㎚ 또는 500㎚ 이상의 조대 입자의 개수를 계수할 수 있다.
그런 후, 제어부(20)는 전원부(PS)에 제어 신호를 인가하여 포화기 히터(440)의 동작을 제어하여 최적의 포화 상태를 유지하며 포화기(400)에서의 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터 에어로졸에 대한 포화 단계를 수행하는데, 에어로절은 포화기 바디(410) 내 형성된 복수 개의 포화기 유동 라인(420)을 따라 분기되어 유동한다. 그런 후, 포화된 입자를 포함하는 에어로졸은 응축기(500)로 전달되는데, 이 과정에서 메쉬 스크린(600)에 의하여 사용자에 의하여 설정된 메쉬 크기보다 작은 포화된 입자만이 메쉬 스크린(600)을 통과함으로써 각각의 응축기 라인(510)의 하류에 배치되는 응축 광학 계수기(700)에서의 개별적인 입자 개수 계수를 이루고, 이러한 계수 결과는 제어부(20)로 전달되는데, 제어부(20)는 도시되지 않는 연산부(미도시) 및 저장부(미도시)와의 전기적 신호 전달을 통하여 각각의 크기 구간별 입자의 개수를 연산하고 이를 저장할 수 있으며, 이러한 결과는 입자 측정 유니트 디스플레이(130)를 통하여 출력됨으로써 사용자에게 소정의 결과를 제공할 수 있다.
상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되지 않고, 예를 들어, 상기 입자 측정 유니트에 배치되는 아토마이저는 정전기 분무화 타입으로 구성될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와,
    상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아토마이저 유니트는:
    상기 하우징에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유입부가 구비되는 아토마이저 바디와,
    고압 DI 워터 라인과 상기 아토마이저 바디 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는 아토마이저 밸브부와,
    일단은 상기 아토마이저 밸브부에, 그리고 타단은 상기 아토마이저 바디에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 상기 아토마이저 바디 내부로 분사시키는 아토마이저 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아토마이저 유니트와 상기 응축 입자 검출부 사이에는 복수 개의 채널을 구비하는 광학 입자 계수기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되,
    상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하되,
    상기 복수 개의 포화기 유동 라인과 상기 응축기 라인 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되고, 상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 포화기는:
    다공성 재료로 형성되고, 관통 형성되는 복수 개의 포화기 유동 라인을 구비하는 포화기 바디와,
    상기 포화기 바디의 하부에 배치되고 포화 작동 유체를 수용하는 포화기 챔버와,
    상기 포화기 챔버 내 포화 작동 유체를 기화시키기 위한 열을 제공하는 포화기 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되,
    상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하고,
    상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되고, 각각의 상기 복수 개의 응축기 라인과 상기 응축 광학 계수기 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
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