KR102229252B1 - Aerosol Generating Apparatus - Google Patents

Abstract

본 발명은, 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되고, 대상 에어로졸을 발생시키는 대상 물질이 놓여지는 지지판; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 대상 물질을 연소하게 하도록 레이저 광을 조사하는 레이저 모듈; 및 상기 레이저 모듈에 연결되어 상기 레이저 모듈을 이송시키는 레이저 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다.The present invention, the chamber; A support plate installed inside the chamber and on which a target material generating a target aerosol is placed; A laser module installed inside the chamber and irradiating laser light to burn the target material; And a laser transfer device connected to the laser module to transfer the laser module.

Description

에어로졸 발생 장치{Aerosol Generating Apparatus}Aerosol Generating Apparatus}

본 발명은 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저 모듈을 이용하여 에어로졸을 간편하게 발생시키고, 에어로졸의 크기와 농도를 제어하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an aerosol-generating device, and more particularly, to an aerosol-generating device that conveniently generates an aerosol using a laser module and controls the size and concentration of the aerosol.

최근 미세먼지로 일컬어지는 대기 중의 에어로졸에 대한 관심이 증가함에 따라, 미세먼지의 발생ㆍ유입, 측정ㆍ예보, 집진ㆍ저감 및 국민생활 보호ㆍ대응 기술에 대한 다양한 연구와 기술개발이 이루어지고 있다. 특히, 에어로졸은 크기 및 농도에 따라 건강에 끼치는 영향 뿐만 아니라 측정 및 저감 장치의 성능에도 크게 영향을 끼친다. 이러한 에어로졸 연구와 기술개발에서는 안정적인 에어로졸 발생과 함께 실험자가 원하는 에어로졸의 크기와 농도를 능동적으로 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 장치가 필수적이다.Recently, as interest in aerosols in the air, which is called fine dust, has increased, various researches and technology developments on the generation and inflow of fine dust, measurement and forecasting, dust collection and reduction, and protection and response technologies for people's lives are being conducted. In particular, the aerosol greatly affects the performance of the measurement and reduction device as well as the effect on health depending on the size and concentration. In such aerosol research and technology development, an aerosol-generating device capable of actively generating the size and concentration of aerosols desired by the experimenter along with stable aerosol generation is essential.

종래 에어로졸 발생 장치로는 습식 방법과 건식 방법으로 크게 나뉠 수 있다.Conventional aerosol generating devices can be largely divided into a wet method and a dry method.

습식 방법으로는 가압 분무 방식, 증발-응축 방식, 오리피스 진동 방식이 있다. 습식 방법은 공통적으로 발생시키고자 하는 용질을 용매에 녹이거나, 분산시킨 후, 용액을 잘게 분해하고 증발시키는 다양한 공정을 이용함으로써 에어로졸을 발생시킨다. 가압 분무 방식은 용액의 농도와 압력을 변화시킴으로써 에어로졸의 크기와 농도를 다르게 할 수 있고, 증발-응축 방식은 용액의 증발량을 조절하기 위한 가열기 및 응축 속도를 조절하기 위한 운반 가스의 유량을 변화시킴으로써 에어로졸의 크기와 농도를 조절한다. 오리피스 진동 방식은 오리피스 크기와 용액에 가하는 진동세기에 따라 에어로졸의 크기와 농도를 다르게 할 수 있다. The wet method includes a pressurized spray method, an evaporation-condensation method, and an orifice vibration method. The wet method generates an aerosol by dissolving or dispersing a solute to be commonly generated in a solvent, and then finely decomposing and evaporating the solution. The pressurized spray method can change the size and concentration of the aerosol by changing the concentration and pressure of the solution, and the evaporation-condensation method is by changing the flow rate of the carrier gas to control the condensation rate and the heater to control the evaporation amount of the solution. Adjust the aerosol size and concentration. The orifice vibration method can vary the size and concentration of the aerosol according to the size of the orifice and the strength of vibration applied to the solution.

건식 방법으로는 스크류-피더 방식, 연소 방식이 대표적이다. 스크류-피더 방식은 에어로졸 대상 모재를 파우더 형태로 만들고 이를 스크류로 농도를 조절한 후, 다양한 종류의 피더를 이용함에 따라 에어로졸의 크기를 조절한다. 연소 방식은 가스, 액체, 고체 등 다양한 종류의 모재를 연소시킴에 따라 에어로졸을 발생시킨다. As for the dry method, screw-feeder method and combustion method are typical. In the screw-feeder method, the aerosol target base material is made into a powder form, the concentration thereof is adjusted with a screw, and then the size of the aerosol is adjusted by using various types of feeders. The combustion method generates aerosols by burning various types of base materials such as gases, liquids, and solids.

종래의 습식 에어로졸 발생 방식은, 발생시키고자 하는 에어로졸 재료를 용매에 녹이거나, 균일하게 분산시켜야 하는 조건이 있고, 수십 마이크론 이상의 액적 크기에 따라 나노 크기의 에어로졸 발생이 어렵다. In the conventional wet aerosol generation method, there is a condition that the aerosol material to be generated must be dissolved in a solvent or uniformly dispersed, and it is difficult to generate a nano-sized aerosol depending on the droplet size of several tens of microns or more.

또한, 추가적인 액적 증발 과정이 필요하다. 건식 에어로졸 발생 방식 중 스크류-피더 방식은 초기 분말 상태의 입자를 구하거나, 벌크 상태의 에어로졸 재료를 분쇄하여 입자 크기를 조절할 필요가 있다. 일반적으로 공기 중으로 부유시키는 과정 내에서 매우 넓은 범위의 에어로졸 크기 분포를 가지며, 분말입자의 응집으로 인해 나노 크기 입자 발생이 어렵다. 또한, 기계적인 장비 구성이 복잡하며, 단가가 매우 높다. In addition, an additional droplet evaporation process is required. Among the dry aerosol generation methods, the screw-feeder method needs to adjust the particle size by obtaining initial powdery particles or pulverizing bulk aerosol material. In general, it has a very wide aerosol size distribution in the process of being suspended in air, and it is difficult to generate nano-sized particles due to agglomeration of powder particles. In addition, the mechanical equipment configuration is complex, and the unit price is very high.

이에 반해 연소 방식은 나노 입자 발생이 매우 용이한 반면, 안정적인 연소 특성 조절이 어렵고, 경우에 따라 폭발이나 화재의 위험이 있다. 그러나 대기 중 인위적인 미세먼지 및 초미세먼지 발생의 대부분은 플랜트나 자동차 등의 연소 공정이 차지하기 때문에, 연소 방식의 에어로졸 발생 방법에 대한 수요는 계속 증가하고 있는 상황이다.On the other hand, the combustion method is very easy to generate nanoparticles, but it is difficult to control stable combustion characteristics, and in some cases, there is a risk of explosion or fire. However, since most of the generation of artificial fine dust and ultrafine dust in the atmosphere is occupied by combustion processes such as plants and automobiles, the demand for a combustion method of generating aerosols continues to increase.

보다 안전하고, 간편하며, 이동이 용이하고, 실험자 사용이 편리한 연소 방식의 에어로졸 발생 방법으로서, 미세 연소(Micro-combustion) 방식이 대안이 될 수 있다. 이 경우, 미세 연소 수단으로서, 크게 전기적 가열 수단, 초음파 가열 수단, 압전 가열 수단을 사용한다. 그러나 상기 에어로졸 재료를 가열하여 연소-에어로졸을 발생시키는 장치는, 재료의 연소 온도까지 긴 가열 시간이 소요되며, 일정한 온도를 유지하는데 어려움이 있고, 에너지 소비가 높고, 발생된 에어로졸의 일정한 크기 및 농도를 유지하기 어렵다는 단점이 있다.As an aerosol generation method of a combustion method that is safer, simpler, easier to move, and convenient for use by experimenters, a micro-combustion method may be an alternative. In this case, as the fine combustion means, electric heating means, ultrasonic heating means, and piezoelectric heating means are largely used. However, the device for generating combustion-aerosol by heating the aerosol material takes a long heating time to the combustion temperature of the material, it is difficult to maintain a constant temperature, high energy consumption, and a constant size and concentration of the generated aerosol. The disadvantage is that it is difficult to maintain.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 모듈을 활용하여 에어로졸 대상 물질의 국부적인 미세 연소가 가능하게 함으로써, 나노 크기의 연소 에어로졸을 발생시킬 수 있으며, 운반 가스 유량, 레이저 세기 및 레이저 조사 시간을 조절함으로써, 발생된 에어로졸의 크기와 농도를 제어 할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 구성 방법을 제공하고자 한다.The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to enable local micro-combustion of aerosol target material using a laser module, thereby generating a nano-sized combustion aerosol, and It is intended to provide an aerosol-generating device and a configuration method capable of controlling the size and concentration of generated aerosols by controlling the flow rate, laser intensity, and laser irradiation time.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되고, 대상 에어로졸을 발생시키는 대상 물질이 놓여지는 지지판; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 대상 물질을 연소하게 하도록 레이저 광을 조사하는 레이저 모듈; 및 상기 레이저 모듈에 연결되어 상기 레이저 모듈을 이송시키는 레이저 이송 장치를 포함한다. In order to solve the above problems, the aerosol generating apparatus of the present invention includes: a chamber; A support plate installed inside the chamber and on which a target material generating a target aerosol is placed; A laser module installed inside the chamber and irradiating laser light to burn the target material; And a laser transfer device connected to the laser module to transfer the laser module.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 상기 챔버에 설치되고, 운반가스를 상기 챔버 내부로 유입하는 운반가스 유입부; 및 상기 발생된 에어로졸을 배출하는 에어로졸 배출부를 더 포함한다. According to an example related to the present invention, the aerosol generating apparatus of the present invention includes: a carrier gas inlet unit installed in the chamber and for introducing a carrier gas into the chamber; And an aerosol discharge unit for discharging the generated aerosol.

바람직하게는, 상기 운반가스 유입부는, 운반 가스를 저장하는 가스 탱크; 상기 가스 탱크에 연결되어, 펌핑력을 발생시켜 상기 운반 가스를 공급 가능하게 하는 펌프; 및 상기 운반 가스를 이동 가능하게 하도록 바람을 제공하는 송풍부를 포함할 수 있다. Preferably, the carrier gas inlet portion, a gas tank for storing the carrier gas; A pump connected to the gas tank to generate a pumping force to supply the carrier gas; And a blower for providing wind to move the carrier gas.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 상기 레이저 모듈, 상기 레이저 이송 장치 및 상기 운반 가스 유입부에 각각 전기적으로 연결되어 상기 레이저 모듈, 상기 레이저 이송 장치 및 상기 운반 가스 유입부를 각각 제어하는 제어 보드를 더 포함한다. According to another example related to the present invention, the aerosol generating device of the present invention is electrically connected to the laser module, the laser conveying device, and the carrier gas inlet, respectively, so that the laser module, the laser conveying device, and the carrier gas It further includes a control board for each controlling the inlet.

바람직하게는, 상기 제어 보드는, 상기 레이저 모듈의 레이저 조사 에너지를 조절할 수 있다. Preferably, the control board may adjust the laser irradiation energy of the laser module.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 레이저 이송 장치는, 구동력을 발생시키는 레이저 이송 모터; 및 상기 레이저 이송 모터에 연결되고, 상기 레이저 이송 모터에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 상기 레이저 모듈이 이송되도록 상기 레이저 모듈이 설치되는 회전축을 포함한다. According to another example related to the present invention, the laser transfer device, a laser transfer motor for generating a driving force; And a rotation shaft connected to the laser transfer motor and on which the laser module is installed so that the laser module is transferred by being rotated by a driving force generated by the laser transfer motor.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 상기 지지판에 결합되어 상기 지지판을 이송 가능하게 하는 지지판 이송 장치를 더 포함한다. According to another example related to the present invention, the aerosol generating device of the present invention further includes a support plate transfer device coupled to the support plate to enable the support plate to be transferred.

상기 지지판 이송 장치는, 구동력을 발생시키는 지지판 이송 모터; 및 상기 지지판 이송 모터에 연결되고, 상기 지지판 이송 모터에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 상기 지지판이 이송되도록 상기 지지판이 설치되는 이송 회전축을 포함할 수 있다.The support plate transfer device includes: a support plate transfer motor generating a driving force; And a transfer rotation shaft connected to the support plate transfer motor and on which the support plate is installed so that the support plate is transferred by being rotated by a driving force generated by the support plate transfer motor.

본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸의 크기 및 농도를 레이저 모듈을 이용하여 에어로졸 대상 물질을 연소함으로써 사용자의 선택에 맞게 에어로졸의 크기 및 농도를 발생시킬 수 있게 하며, 이는 에어로졸 관련 연구에 손쉽게 활용할 수 있다.The aerosol generating device of the present invention allows the size and concentration of aerosol to be generated by burning the aerosol target material using a laser module to generate the size and concentration of the aerosol according to the user's selection, which can be easily used for aerosol-related research. have.

본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 레이저 모듈을 통해 다양한 에어로졸 대상 물질을 연소시킴으로써, 대상 물질의 연소 특성에 따른 에어로졸 발생 특성 및 발생 경로를 분석할 수 있다. The aerosol-generating device of the present invention may analyze aerosol-generating characteristics and generation paths according to combustion characteristics of the target material by burning various aerosol target materials through a laser module.

본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 미세먼지와 같은 공기 중 에어로졸에 대한 저감 장치와 이들의 측정에 사용되는 탐지 센서의 성능 평가 시, 안정적이고 균일한 에어로졸 발생 및 크기와 농도를 조절할 수 있는 에어로졸 발생 특성을 제공함으로써, 보다 정확하고, 신뢰도 높은 평가를 가능하게 한다.The aerosol-generating device of the present invention has a stable and uniform aerosol generation and aerosol-generating characteristics capable of controlling the size and concentration when evaluating the performance of a device for reducing aerosols in air such as fine dust and a detection sensor used for measuring them. By providing a, it enables a more accurate and highly reliable evaluation.

본 발명의 에어로졸 발생 장치는, 실내 또는 실외에서 미세먼지와 같은 공기 중 에어로졸로부터 인체를 보호하기 위한 개인 보호구의 성능 평가 시, 안정적이고 균일한 에어로졸 발생 및 크기와 농도를 조절할 수 있는 에어로졸 발생 특성을 제공함으로써, 보다 정확하고, 신뢰도 높은 평가를 가능하게 한다.The aerosol-generating device of the present invention provides stable and uniform aerosol generation and aerosol-generating characteristics that can control the size and concentration when evaluating the performance of a personal protective device for protecting the human body from aerosol in the air such as fine dust indoors or outdoors. By providing, it enables a more accurate and highly reliable evaluation.

도 1은 본 발명의 에어로졸 발생 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 레이저 모듈 및 레이저 이송 장치의 결합을 도시하는 사시도.
도 3은 지지판 및 지지판 이송 장치의 결합을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 성능 평가를 위한 블록도.
도 5a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 세기 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프.
도 5b는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 세기 변화에 대한 총 입자 수 농도, 기하평균입경(GMD) 및 기하표준편차(GSD)를 나타내는 그래프.
도 5c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 세기 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프.
도 6a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 운반 가스 유량 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프.
도 6b는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 운반 가스 유량 변화에 대한 총 입자 수 농도, 기하평균입경(GMD) 및 기하표준편차(GSD)를 나타내는 그래프.
도 6c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 운반 가스 유량 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프.
도 7a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 조사 시간 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프.
도 7b는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 조사 시간 변화에 대한 총 입자 수 농도, 기하평균입경(GMD) 및 기하표준편차(GSD)를 나타내는 그래프.
도 7c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 레이저 조사 시간 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 에어로졸 발생 응답 특성을 파악하기 위한, 에어로졸 농도 상승 시간 및 하강 시간을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 에어로졸 발생 장치의 실시간 레이저 세기 변화에 대한 에어로졸 농도 변화 제어를 나타내는 그래프.
도 10a는 레이저 모듈과 이송 장치의 결합에 대하여, 복수의 레이저 모듈이 레이저 이송 장치에 결합되는 예를 도시하는 개념도.
도 10b는 레이저 모듈과 이송 장치의 결합에 대하여, 복수의 레이저 모듈이 레이저 이송 장치에 결합되는 다른 예를 도시하는 개념도.
도 11a는 복수의 대상 에어로졸 물질을 고정하기 위한 지지판의 일 예를 도시하는 개념도.
도 11b는 복수의 대상 에어로졸 물질을 고정하기 위한 지지판의 다른 예를 도시하는 개념도.
도 12a는 레이저 모듈과 대상 물질이 고정된 지지판과 지지판 이송 장치의 이송 방향의 예를 도시하는 개념도.
도 12b는 레이저 모듈과 대상 물질이 고정된 지지판과 지지판 이송 장치의 이송 방향의 다른 예를 도시하는 개념도.1 is a perspective view showing an aerosol generating device of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing a combination of a laser module and a laser transfer device.
3 is a perspective view showing a combination of a support plate and a support plate transfer device.
Figure 4 is a block diagram for evaluating the performance of the aerosol generating device of the present invention.
5A is a graph showing a real-time aerosol size distribution for a change in laser intensity of the aerosol generating device of the present invention.
Figure 5b is a graph showing the total particle number concentration, geometric mean particle diameter (GMD), and geometric standard deviation (GSD) of the laser intensity change of the aerosol generating device of the present invention.
5C is a graph showing the stability of aerosol generation against a change in laser intensity of the aerosol-generating device of the present invention.
6A is a graph showing a real-time aerosol size distribution for a change in carrier gas flow rate of the aerosol generating device of the present invention.
6B is a graph showing the total particle number concentration, geometric average particle diameter (GMD), and geometric standard deviation (GSD) for the change in the flow rate of the carrier gas of the aerosol generating device of the present invention.
6C is a graph showing the stability of aerosol generation with respect to a change in carrier gas flow rate of the aerosol generating device of the present invention.
7A is a graph showing a real-time aerosol size distribution with respect to a change in laser irradiation time of the aerosol generating device of the present invention.
7B is a graph showing the total number of particles concentration, geometric mean particle diameter (GMD), and geometric standard deviation (GSD) with respect to changes in laser irradiation time of the aerosol generating device of the present invention.
7C is a graph showing the stability of aerosol generation with respect to a change in laser irradiation time of the aerosol-generating device of the present invention.
8 is a graph showing an aerosol concentration rising time and a falling time for grasping the aerosol generation response characteristic of the aerosol generating device of the present invention.
9 is a graph showing the aerosol concentration change control for the real-time laser intensity change of the aerosol generating device of the present invention.
Fig. 10A is a conceptual diagram showing an example in which a plurality of laser modules are coupled to a laser transfer device with respect to the combination of a laser module and a transfer device.
Fig. 10B is a conceptual diagram showing another example in which a plurality of laser modules are coupled to the laser conveying device with respect to the combination of the laser module and the conveying device.
11A is a conceptual diagram illustrating an example of a support plate for fixing a plurality of target aerosol materials.
11B is a conceptual diagram showing another example of a support plate for fixing a plurality of target aerosol materials.
Fig. 12A is a conceptual diagram showing an example of a transport direction of a support plate and a support plate transfer device to which a laser module and a target material are fixed.
Fig. 12B is a conceptual diagram showing another example of a transport direction of a support plate and a support plate transfer device to which a laser module and a target material are fixed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar components, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffix "unit" for the constituent elements used in the following description is given or used interchangeably in consideration of only the ease of writing the specification, and does not itself have a distinct meaning or role from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , It should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

도 1은 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 레이저 모듈(30) 및 레이저 이송 장치(40)의 결합을 도시하는 사시도이며, 도 3은 지지판(20) 및 지지판 이송 장치(70)의 결합을 도시하는 사시도이다. 1 is a perspective view showing an aerosol generating device 100 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a combination of a laser module 30 and a laser transfer device 40, and FIG. 3 is a support plate 20 and a support plate It is a perspective view showing the coupling of the conveying device 70.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)에 대해 서술한다. Hereinafter, the aerosol generating apparatus 100 of the present invention of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)는, 챔버(10), 지지판(20), 레이저 모듈(30) 및 레이저 이송 장치(40)를 포함한다. The aerosol generating device 100 of the present invention includes a chamber 10, a support plate 20, a laser module 30, and a laser transfer device 40.

챔버(10)의 내부에는 레이저 모듈(30), 지지판(20) 및 레이저 이송 장치(40)가 설치될 수 있고, 챔버(10)의 외부에는 제어 보드(80)가 설치될 수 있다. A laser module 30, a support plate 20, and a laser transfer device 40 may be installed inside the chamber 10, and a control board 80 may be installed outside the chamber 10.

또한, 챔버(10)는 후술하는 다양한 구성을 수용한다. In addition, the chamber 10 accommodates various configurations to be described later.

지지판(20)은 대상 에어로졸을 발생시키는 대상물질이 놓여지도록 구성된다. 지지판(20)에 놓여지는 대상물질은 에어로졸 대상시료(1)일 수 있다. 또한, 대상물질은 원형 또는 사각형의 형태로 지지판(20)에 배치될 수 있으며, 복수 개로 배치될 수도 있다(도 11a 및 11b 참조). 일례로, 지지판(20)은 도 1에서, 챔버(10)의 하부에 설치되는 예가 도시된다. 지지판(20)에는, 지지판(20)을 이송하게 하는 지지판 이송 장치(70)가 결합될 수 있으며, 지지판 이송 장치(70)에 대해서는 후술하기로 한다. The support plate 20 is configured to place a target material generating a target aerosol. The target material placed on the support plate 20 may be an aerosol target sample 1. In addition, the target material may be disposed on the support plate 20 in a circular or rectangular shape, and may be disposed in plural (see FIGS. 11A and 11B ). As an example, in FIG. 1, an example of the support plate 20 installed below the chamber 10 is shown. To the support plate 20, a support plate transfer device 70 for transferring the support plate 20 may be coupled, and the support plate transfer device 70 will be described later.

레이저 모듈(30)은, 챔버(10) 내부에 설치되어 대상 물질을 연소하게 하여 에어로졸을 발생시키도록 레이저 광을 조사한다. The laser module 30 is installed inside the chamber 10 and irradiates laser light to generate an aerosol by burning a target material.

레이저 모듈(30)은 대상물질과의 레이저 모듈(30)의 초점 거리가 맞도록 배치되는 것이 바람직한데, 도 1을 참조하면, 레이저 모듈(30)은 챔버(10)의 상부에서 하부의 지지판(20)을 향해서 레이저 광을 조사하도록 설치될 수 있으며, 챔버(10)의 하부에 설치된 지지판(20)의 대상물질과의 레이저 모듈(30)의 초점 거리가 맞도록 배치되는 것이 바람직하다. The laser module 30 is preferably arranged so that the focal length of the laser module 30 with the target material is matched. Referring to FIG. 1, the laser module 30 is a support plate ( It may be installed to irradiate the laser light toward 20), and it is preferable that the focal length of the laser module 30 with the target material of the support plate 20 installed under the chamber 10 is matched.

레이저 이송 장치(40)는 레이저 모듈(30)에 연결되어 레이저 모듈(30)을 이동시킨다. The laser transfer device 40 is connected to the laser module 30 to move the laser module 30.

일례로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 레이저 이송 장치(40)는, 챔버(10) 내부의 상측에, 브라켓(47)에 의해 설치될 수 있다. For example, as shown in FIG. 1, the laser transfer device 40 may be installed on the upper side of the chamber 10 by a bracket 47.

레이저 이송 장치(40)는 레이저 이송 모터(41) 및 회전축(44)을 포함할 수 있다.The laser transfer device 40 may include a laser transfer motor 41 and a rotation shaft 44.

레이저 이송 모터(41)는, 구동력을 발생시킨다. 일례로, 레이저 이송 모터(41)는, 스텝 모터(step motor)일 수 있다. 레이저 이송 모터(41)가 스텝 모터인 경우에, 스텝 모터는 일 스텝의 간격은 일정하게 하여 회전축(44)의 회전을 일정하게 되어, 레이저 모듈(30)이 에어로졸 대상 시료(40)에 레이저를 조사하는 시간을 균일하도록 제어할 수 있다. The laser feed motor 41 generates a driving force. For example, the laser transfer motor 41 may be a step motor. When the laser transfer motor 41 is a step motor, the step motor maintains a constant rotation of the rotation shaft 44 by making the interval of one step constant, so that the laser module 30 applies a laser to the aerosol target sample 40. The irradiation time can be controlled to be uniform.

레이저 이송 장치(40)의 회전축(44)은 레이저 이송 모터(41)에 연결되고, 상기 레이저 이송 모터(41)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 상기 레이저 모듈(30)이 이송되도록 상기 레이저 모듈(30)이 설치될 수 있다. The rotating shaft 44 of the laser conveying device 40 is connected to the laser conveying motor 41 and rotated by the driving force generated by the laser conveying motor 41 so that the laser module 30 is conveyed. 30 can be installed.

일례로, 회전축(44)의 외주에는 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 레이저 모듈(30)은 회전축(44)의 외주의 나사산에 나사 결합 가능한 나사산이 내주에 구비되는 나사홀을 구비할 수 있으며, 회전축(44)의 외주에 나사홀이 결합되도록 레이저 모듈(30)은 회전축(44)에 설치될 수 있다. For example, a screw thread may be formed on the outer periphery of the rotation shaft 44. In addition, the laser module 30 may have a screw hole provided in the inner circumference of a screw thread that can be screwed to the outer circumference of the rotation shaft 44, and the laser module 30 so that the screw hole is coupled to the outer circumference of the rotation shaft 44. ) May be installed on the rotation shaft 44.

레이저 모듈(30)은 도 1 및 도 2에서 도시된 회전축(44)의 연장 방향을 따라서, 이송될 수 있다. The laser module 30 may be transported along the extension direction of the rotation shaft 44 shown in FIGS. 1 and 2.

한편, 레이저 모듈(30)은 회전축(44)에 복수 개로 배치될 수 있다(도 10a 및 10b 참조).Meanwhile, a plurality of laser modules 30 may be disposed on the rotation shaft 44 (see FIGS. 10A and 10B ).

본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)는, 운반가스 유입부(50) 및 에어로졸 배출부(60)를 더 포함할 수 있다. The aerosol generating device 100 of the present invention may further include a carrier gas inlet 50 and an aerosol outlet 60.

운반가스 유입부(50)는, 챔버(10)에 설치되고, 운반가스를 챔버(10) 내부로 유입하게 한다. 이를 위해, 운반가스 유입부(50)는 운반가스를 챔버(10) 내부로 유입시키는 통로를 구비할 수 있다. The carrier gas inlet 50 is installed in the chamber 10 and allows the carrier gas to flow into the chamber 10. To this end, the carrier gas inlet 50 may have a passage for introducing the carrier gas into the chamber 10.

또한, 운반가스 유입부(50)는, 가스 탱크, 펌프 및 송풍부(53)를 포함할 수 있다. In addition, the carrier gas inlet 50 may include a gas tank, a pump, and a blower 53.

가스 탱크는 운반 가스를 저장한다. 가스 탱크는 도 1에 도시되지는 않았지만, 운반가스 유입부(50)를 통해서 가스를 챔버(10) 내부에 공급 가능하도록 챔버(10)에 연결될 수 있으며, 운반 가스를 저장 가능하도록 수용할 수 있는 공간을 구비한다. The gas tank stores the carrier gas. Although not shown in FIG. 1, the gas tank may be connected to the chamber 10 so as to be able to supply gas into the chamber 10 through the carrier gas inlet 50, and accommodate the carrier gas to be stored. Have space.

펌프는 가스 탱크에 연결되어 펌핑력을 발생시킴으로서 운반 가스를 챔버의 내부로 공급 가능하게 한다.The pump is connected to the gas tank to generate a pumping force so that the carrier gas can be supplied into the chamber.

송풍부(53)는 운반 가스를 챔부 내부로 이동 가능하게 하도록 바람을 제공한다. The blower 53 provides wind to allow the carrier gas to move into the chamber.

운반가스 유입부(50)는, 필터를 더 포함할 수 있으며, 필터에 의해 운반 가스 외의 에어로졸은 걸러내게 된다. 일례로, 운반가스 유입부(50)의 하부에 필터가 내장될 수 있다. The carrier gas inlet 50 may further include a filter, and aerosol other than the carrier gas is filtered out by the filter. For example, a filter may be built in the lower portion of the carrier gas inlet 50.

에어로졸 배출부(60)는 발생된 에어로졸을 배출한다. 에어로졸 배출부(60)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 발생된 에어로졸이 외부로 배출되는 창인 배출 개구(63) 및 발생된 에어로졸의 외부로 배출을 가이드하는 배출 가이드부(65)를 포함할 수 있다. The aerosol discharge unit 60 discharges the generated aerosol. As shown in FIG. 1, the aerosol discharge unit 60 may include a discharge opening 63, which is a window through which the generated aerosol is discharged to the outside, and a discharge guide part 65 for guiding discharge of the generated aerosol to the outside. have.

이처럼, 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)는 운반가스 유입부(50) 및 에어로졸 배출부(60)를 더 포함하여, 운반가스 유입부(50)에서 발생된 에어로졸을 운반 가스와 함께 에어로졸 배출부(60)를 통해서 외부로 배출되도록 한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 운반가스 유입부(50)는 도면에서 좌상측에 있는 챔버(10)의 일 면에 설치될 수 있고, 에어로졸 배출부(60)는 도면에서 우하측에 있는 챔버(10)의 다른 일 면에 설치될 수 있다. As such, the aerosol generating device 100 of the present invention further includes a carrier gas inlet 50 and an aerosol outlet 60, and transfers the aerosol generated from the carrier gas inlet 50 together with the carrier gas. It should be discharged to the outside through (60). As shown in FIG. 1, the carrier gas inlet 50 may be installed on one side of the chamber 10 on the upper left side in the drawing, and the aerosol discharge unit 60 is the chamber at the lower right side in the drawing ( It can be installed on the other side of 10).

본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)는, 지지판(20)에 결합되어 지지판(20)을 이송 가능하게 하는 지지판 이송 장치(70)를 더 포함할 수 있다.The aerosol generating device 100 of the present invention may further include a support plate transfer device 70 that is coupled to the support plate 20 to allow the support plate 20 to be transferred.

도 3은 지지판(20) 및 지지판 이송 장치(70)의 결합을 도시하는 사시도이며, 도 3을 참조하여, 지지판 이송 장치(70)의 세부 구성에 대해서 서술하기로 한다. 3 is a perspective view showing the coupling of the support plate 20 and the support plate transfer device 70, and with reference to FIG. 3, a detailed configuration of the support plate transfer device 70 will be described.

지지판 이송 장치(70)는, 지지판(20)을 이송 가능하게 하여, 에어로졸 대상시료(1)가 레이저 모듈(30)에 의해 기 결정된 면적을 연소시킬 수 있게 한다. The support plate transfer device 70 enables the support plate 20 to be transferred, so that the aerosol target sample 1 can burn a predetermined area by the laser module 30.

지지판 이송 장치(70)는 챔버(10)의 내부에 설치될 수 있는데, 도 1에 도시되는 바와 같이, 챔버(10) 내부의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. The support plate transfer device 70 may be installed inside the chamber 10, and as shown in FIG. 1, it is preferable to be installed below the inside of the chamber 10.

지지판 이송 장치(70)는, 레이저 이송 장치(40)가 레이저 모듈(30)을 이송시키는 레이저 모듈(30) 이송 방향과 교차하는 방향으로 지지판(20)을 이송시킬 수 있다(도 12a 참조). 일례로, 레이저 이송 장치(40)의 회전축(44)과 수직인 방향으로 지지판(20)을 이송시키는 것이 바람직하다. The support plate transfer device 70 can transfer the support plate 20 in a direction crossing the transfer direction of the laser module 30 through which the laser transfer device 40 transfers the laser module 30 (see FIG. 12A ). As an example, it is preferable to transfer the support plate 20 in a direction perpendicular to the rotation axis 44 of the laser transfer device 40.

한편, 지지판 이송 장치(70)는, 에어로졸 대상시료(1)가 원형인 경우에 원주 및 반경 방향으로 지지판(20)을 이송시킬 수 있다(도 12b 참조).On the other hand, the support plate transfer device 70 may transfer the support plate 20 in the circumferential and radial directions when the aerosol target sample 1 is circular (see FIG. 12B ).

지지판 이송 장치(70)는 지지판(20)을 이송하여 에어로졸 대상시료(1)의 연소 면적을 제어 보드(80)에서 평면 좌표값으로 제어할 수 있다. The support plate transfer device 70 may transfer the support plate 20 to control the combustion area of the aerosol target sample 1 in the control board 80 as a plane coordinate value.

지지판 이송 장치(70)는, 지지판 이송 모터(71) 및 이송 회전축(73)을 포함할 수 있다. The support plate transfer device 70 may include a support plate transfer motor 71 and a transfer rotation shaft 73.

지지판 이송 모터(71)는 구동력을 발생시킨다. 일례로, 지지판 이송 모터(71)는, 스텝 모터(step motor)일 수 있다. 지지판 이송 모터(71)가 스텝 모터인 경우에, 스텝 모터는 일 스텝의 간격은 일정하게 하여 이송 회전축(73)의 회전을 일정하게 하여, 일정한 속도로 에어로졸 대상 시료가 놓여지는 지지판(20)을 원하는 위치로 이송시킬 수 있게 한다. The support plate transfer motor 71 generates a driving force. For example, the support plate transfer motor 71 may be a step motor. When the support plate transfer motor 71 is a step motor, the step motor makes the rotation of the transfer rotation shaft 73 constant by making the interval of one step constant, so that the support plate 20 on which the aerosol target sample is placed at a constant speed. It makes it possible to transfer it to the desired position.

이송 회전축(73)은 지지판 이송 모터(71)에 연결되고, 지지판 이송 모터(71)에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 지지판(20)이 이송되도록, 지지판(20)이 이송 회전축(73)에 설치될 수 있다. 이송 회전축(73)은 레이저 모듈(30) 이송 장치의 회전축(44)과 교차하는 방향으로 배치될 수 있는데, 이송 회전축(73)은 레이저 모듈(30) 이송 장치의 회전축(44)과 수직하는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. The transfer rotation shaft 73 is connected to the support plate transfer motor 71, and is rotated by the driving force generated by the support plate transfer motor 71 so that the support plate 20 is transferred, and the support plate 20 is attached to the transfer rotation shaft 73. Can be installed. The transfer rotation shaft 73 may be disposed in a direction intersecting the rotation axis 44 of the laser module 30 transfer device, and the transfer rotation axis 73 is a direction perpendicular to the rotation axis 44 of the laser module 30 transfer device. It is preferable to be arranged as.

일례로, 이송 회전축(73)의 외주에는 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 지지판(20)은 회전축(44)의 외주의 나사산에 나사 결합 가능한 나사산이 내주에 구비되는 나사홀을 구비할 수 있으며, 이송 회전축(73)의 외주에 나사홀이 결합되도록 지지판(20)은 이송 회전축(73)에 설치될 수 있다.For example, a screw thread may be formed on the outer periphery of the transport rotation shaft 73. In addition, the support plate 20 may have a screw hole provided in the inner circumference of a screw thread that can be screwed to the outer circumference of the rotation shaft 44, and the support plate 20 so that the screw hole is coupled to the outer circumference of the transfer rotation shaft 73 Silver may be installed on the rotation shaft 73.

지지판(20)은, 대상물질이 직접 맞다도록 놓여지는 제1지지판(21) 및 제1지지판(21)에 연결되고, 나사홀이 구비되는 제2지지판(24)을 포함할 수 있다. 도 3에서 명백히 도시되지는 않았지만, 제2지지판(24)의 일 측에 나사홀에 이송 회전축(73)이 설치되어 있으며, 지지판 이송 모터(71)가 구동되면, 이송 회전축(73)이 회전하며, 제1 및 제2지지판(24)이 이송되게 된다. 또한, 도 3에 도시되는 바와 같이 제1지지판(21) 및 'ㄴ'형상의 제2지지판(24)은 'ㄷ'형상으로 서로 연결될 수 있다. The support plate 20 may include a first support plate 21 on which the target material is directly fitted, and a second support plate 24 connected to the first support plate 21 and provided with a screw hole. Although not clearly shown in FIG. 3, a transfer rotation shaft 73 is installed in a screw hole on one side of the second support plate 24, and when the support plate transfer motor 71 is driven, the transfer rotation shaft 73 rotates. , The first and second support plates 24 are transferred. In addition, as shown in FIG. 3, the first support plate 21 and the second support plate 24 of a'b' shape may be connected to each other in a'c' shape.

본 명세서에서, 지지판 이송 장치(70)의 지지판 이송 모터(71) 및 이송 회전축(73)의 구성은, 전술한 레이저 이송장치의 레이저 이송 모터(41) 및 회전축(44)의 구성과 크게 다르지 않음이 이해될 수 있다. In the present specification, the configuration of the support plate transfer motor 71 and the transfer rotation shaft 73 of the support plate transfer device 70 is not significantly different from the configuration of the laser transfer motor 41 and the rotation shaft 44 of the above-described laser transfer device. This can be understood.

본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)는, 제어 보드(80)를 더 포함할 수 있다.The aerosol generating apparatus 100 of the present invention may further include a control board 80.

제어 보드(80)는, 레이저 모듈(30), 상기 레이저 이송 장치(40) 및 상기 운반 가스 유입부에 각각 전기적으로 연결되어 상기 레이저 모듈(30), 상기 레이저 이송 장치(40) 및 상기 운반 가스 유입부를 각각 제어하도록 이루어진다. The control board 80 is electrically connected to the laser module 30, the laser transfer device 40, and the carrier gas inlet, respectively, and the laser module 30, the laser transfer device 40, and the carrier gas It is made to control each inlet.

제어 보드(80)는, 레이저 모듈(30)의 레이저 조사 에너지를 조절할 수 있다. The control board 80 can adjust the laser irradiation energy of the laser module 30.

도 1에 도시되는 바와 같이, 제어 보드(80)는 챔버(10)의 내부의 상측에 설치될 수 있다. As shown in FIG. 1, the control board 80 may be installed on the upper side of the chamber 10.

일례로, 제어 보드(80)는 인쇄회로 기판(PCB, Printed Circuit Board) 또는 마이크로 컨트롤러(MCU, Micro Controller Unit)를 탑재한 기판일 수 있다. For example, the control board 80 may be a printed circuit board (PCB) or a board on which a microcontroller (MCU) is mounted.

도 4는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 성능 평가를 위한 블록도이다. 먼저, 챔버(10) 내에는 레이저를 통해 연소시킬 에어로졸 대상 시료를 시료 지지판(20)에 위치한다. 이때, 유량 제어기에 의해 제어된 운반 가스가 챔버(10) 내부로 유입시킬 때, 이를 필터를 통해 외부 에어로졸을 제거시킨다. 레이저 연소 에어로졸 발생 장치(100)의 외부로 배출시키기 위한 에어로졸은 이러한 외부 에어로졸을 제거한 운반 가스와 에어로졸 대상 시료가 레이저에 의해 연소되어 발생된 에어로졸이 챔버(10)에서 혼합함으로써 만족시키게 된다.4 is a block diagram for evaluating the performance of the aerosol generating device 100 of the present invention. First, in the chamber 10, an aerosol target sample to be burned through a laser is placed on the sample support plate 20. At this time, when the carrier gas controlled by the flow rate controller is introduced into the chamber 10, the external aerosol is removed through the filter. The aerosol to be discharged to the outside of the laser combustion aerosol generator 100 is satisfied by mixing the carrier gas from which the external aerosol is removed and the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser in the chamber 10.

레이저 모듈(30)의 세기, 운반 가스 유입을 위한 송풍부(53), 이송 장치 레이저 이송 모터(41) 및 시료 지지판 이송 모터(71)는 제어 보드(80)를 통해 조절된다. 이때, 챔버(10)의 에어로졸 배출부(60)에는 챔버(10) 내부에서 레이저 모듈(30)에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생한 에어로졸의 크기와 농도를 측정하기 위한 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)가 연결되어, 에어로졸의 크기 및 농도 측정을 위해 사용한다.The intensity of the laser module 30, the blower 53 for introducing a carrier gas, the laser feed motor 41 and the sample support plate feed motor 71 are controlled through the control board 80. At this time, in the aerosol discharge unit 60 of the chamber 10, the aerosol target sample is burned by the laser module 30 inside the chamber 10 to measure the size and concentration of the aerosol generated by FMPS (Fast Mobility). Particle Sizer) is connected and used to measure the size and concentration of aerosol.

도 5a, 5b, 5c는 운반 가스 유량 및 레이저 조사 시간을 고정하고, 레이저 세기를 변화시켰을 때, 에어로졸 대상 시료인 나무가 연소하여 발생된 에어로졸을 분석한 그래프를 나타낸다. 도 5a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 세기 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출부(60)에서 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)에 의해 얻어진 에어로졸의 크기 정보를 정규화하여 보여준다. 도 5b는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 세기 변화에 대한 에어로졸 총 입자수 농도, 기하평균입경(GMD, Geometric Mean Diameter) 및 기하표준편차(GSD, Geometric Standard Deviation)를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입 될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출부(60)에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 에어로졸 총 입자수 농도, GMD, GSD의 30분간의 평균치를 보여준다. 운반 가스 유량과 레이저 조사 시간이 일정할 때, 레이저 세기가 증가하면 총 입자수 농도와 에어로졸의 크기가 증가하는 것을 알 수 있다는 것을 보여준다. 도 5c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 세기 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출구에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 분당 에어로졸 크기별 에어로졸 수 농도를 30분간의 데이터를 보여준다.5A, 5B, and 5C show graphs analyzing an aerosol generated by burning a tree, which is an aerosol target sample, when the carrier gas flow rate and the laser irradiation time are fixed and the laser intensity is changed. 5A is a graph showing a real-time aerosol size distribution with respect to a change in laser intensity of the aerosol generating device 100 of the present invention. This is the size information of the aerosol obtained by the FMPS (Fast Mobility Particle Sizer), a real-time measuring instrument in the aerosol discharge unit 60, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10. Is normalized and shown. 5B is a graph showing the concentration of the total number of aerosol particles, Geometric Mean Diameter (GMD), and Geometric Standard Deviation (GSD) with respect to the laser intensity change of the aerosol generating device 100 of the present invention. This is the total aerosol particle concentration obtained by FMPS, a real-time measuring instrument at the aerosol discharge unit 60, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10. Shows the average of 30 minutes. It is shown that when the carrier gas flow rate and the laser irradiation time are constant, the total particle number concentration and the aerosol size increase as the laser intensity increases. 5C is a graph showing the stability of aerosol generation with respect to a change in laser intensity of the aerosol-generating device 100 of the present invention. This shows data for 30 minutes of aerosol number concentration per minute per aerosol size obtained by FMPS, a real-time measuring instrument at the aerosol outlet, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10.

도 6a, 6b, 6c는 레이저 세기 및 레이저 조사 시간을 고정하고, 운반 가스 유량만을 변화하였을 때, 에어로졸 대상 시료인 나무가 연소하여 발생된 에어로졸을 분석한 그래프를 나타낸다. 도 6a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 운반 가스 유량 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출부(60)에서 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)에 의해 얻어진 에어로졸의 크기 정보를 정규화하여 보여준다. 도 6b는 운반 가스 유량 변화에 대한 에어로졸 총 입자수 농도, 기하평균입경(GMD, Geometric Mean Diameter) 및 기하표준편차(GSD, Geometric Standard Deviation)를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 시료가 연소되어 발생된 에어로졸 배출구에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 에어로졸 총 입자수 농도, GMD, GSD의 30분간의 평균치를 보여준다. 레이저 세기와 레이저 조사 시간이 일정할 때, 운반 가스 유량이 증가하면 총 입자수 농도는 증가하지만, 에어로졸의 크기는 줄어드는 것을 알 수 있다는 것을 보여준다. 도 6c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 운반 가스 유량 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출구에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 분당 에어로졸 크기별 에어로졸 수 농도를 30분간의 데이터를 보여준다.6A, 6B, and 6C show graphs analyzing aerosols generated by combustion of wood, which is an aerosol target sample, when laser intensity and laser irradiation time are fixed and only the carrier gas flow rate is changed. 6A is a graph showing a real-time aerosol size distribution with respect to a change in carrier gas flow rate of the aerosol generating device 100 of the present invention. This is the size information of the aerosol obtained by the FMPS (Fast Mobility Particle Sizer), a real-time measuring instrument in the aerosol discharge unit 60, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10. Is normalized and shown. 6B is a graph showing the concentration of the total number of aerosol particles, Geometric Mean Diameter (GMD), and Geometric Standard Deviation (GSD) with respect to the change in carrier gas flow rate. This shows the average value of the total aerosol particle number concentration, GMD, and GSD, obtained by FMPS, a real-time measuring instrument, at the aerosol outlet generated by the combustion of the sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10 for 30 minutes. It is shown that when the laser intensity and laser irradiation time are constant, the total particle number concentration increases as the carrier gas flow rate increases, but the aerosol size decreases. 6C is a graph showing the stability of aerosol generation with respect to a change in the flow rate of a carrier gas of the aerosol generating device 100 of the present invention. This shows data for 30 minutes of aerosol number concentration per minute per aerosol size obtained by FMPS, a real-time measuring instrument at the aerosol outlet, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10.

도 7a, 7b, 7c는 레이저 세기 및 운반 가스 유량을 고정하고, 레이저 조사 시간만을 변화하였을 때, 에어로졸 대상 시료인 나무가 연소하여 발생된 에어로졸을 분석한 그래프를 나타낸다. 도 7a는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 조사 시간 변화에 대한 실시간 에어로졸 크기 분포를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출부(60)에서 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)에 의해 얻어진 에어로졸의 크기 정보를 정규화하여 보여준다. 도 7b는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 조사 시간 변화에 대한 총 입자 수 농도, 기하평균입경(GMD) 및 기하표준편차(GSD)를 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸 배출구에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 에어로졸 총 입자수 농도, GMD, GSD의 30분간의 평균치를 보여준다. 레이저 세기와 운반 가스 유량이 일정할 때, 레이저 조사 시간이 증가하면 총 입자수 농도는 에어로졸의 크기에 따라 다른 경향을 나타낸다. 도 7c는 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 레이저 조사 시간 변화에 대한 에어로졸 발생 안정성을 나타내는 그래프이다. 이는 챔버(10) 내부로 운반 가스가 유입될 때 레이저에 의해 에어로졸 대상 시료가 연소되어 발생된 에어로졸을 에어로졸 배출구에서 실시간 계측기인 FMPS에 의해 얻어진 분당 에어로졸 크기별 에어로졸 수 농도를 30분간의 데이터를 보여준다.7A, 7B, and 7C show graphs analyzing an aerosol generated by combustion of a tree, which is an aerosol target sample, when the laser intensity and the carrier gas flow rate are fixed and only the laser irradiation time is changed. 7A is a graph showing a real-time aerosol size distribution with respect to a change in laser irradiation time of the aerosol generating device 100 of the present invention. This is the size information of the aerosol obtained by the FMPS (Fast Mobility Particle Sizer), a real-time measuring instrument in the aerosol discharge unit 60, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10. Is normalized and shown. 7B is a graph showing the total number of particles concentration, geometric average particle diameter (GMD), and geometric standard deviation (GSD) with respect to changes in laser irradiation time of the aerosol generating device 100 of the present invention. This shows the average of 30 minutes of total aerosol particle concentration, GMD, and GSD obtained by FMPS, a real-time measuring instrument, at the aerosol outlet generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10. . When the laser intensity and the carrier gas flow rate are constant, as the laser irradiation time increases, the total particle number concentration shows a different tendency depending on the size of the aerosol. 7C is a graph showing the stability of aerosol generation with respect to a change in laser irradiation time of the aerosol generating device 100 of the present invention. This shows data for 30 minutes of aerosol number concentration per minute per aerosol size obtained by FMPS, a real-time measuring instrument at the aerosol outlet, of the aerosol generated by burning the aerosol target sample by the laser when the carrier gas is introduced into the chamber 10.

도 8은 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 에어로졸 발생 응답 특성을 파악하기 위한, 에어로졸 농도 상승 시간 및 하강 시간을 나타내는 그래프이다. 이는 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)에 의해 얻어진 에어로졸의 크기와 농도 정보들을 분별로 정규화하여 보여준다.8 is a graph showing an aerosol concentration rising time and a falling time for grasping the aerosol generation response characteristic of the aerosol generating device 100 of the present invention. This shows the aerosol size and concentration information obtained by a real-time measuring instrument, FMPS (Fast Mobility Particle Sizer), by fractionation and normalization.

도 9는 레이저 연소 에어로졸 발생 장치(100)를 이용하여 운반 가스 유량 및 레이저 조사 시간을 고정하였을 때, 본 발명의 에어로졸 발생 장치(100)의 실시간 레이저 세기 변화에 대한 실시간 에어로졸 농도 변화에 대한 실시간 성능 테스트를 실시간 계측기인 FMPS(Fast Mobility Particle Sizer)로 나타낸 그래프이다. 에어로졸 저감 장치의 성능 평가를 위해 특정한 크기의 에어로졸을 사용하고 있지만, 다양한 에어로졸의 크기 분포, 농도를 안정적이고 순간적으로 얻기 어렵다. 이러한 단점을 보완하기 위해 본 발명의 레이저 연소 에어로졸 발생 장치(100) 및 방법의 경우, 빠른 상승 시간 및 하강 시간의 성능을 가지며, 안정적인 에어로졸의 크기 분포 및 농도를 실시간 계측기인 FMPS로 확인하였다. 이는 실시간 안정적인 에어로졸 크기 분포 및 농도를 발생하기에 있어 우수한 성능을 보여준다.9 is a real-time performance of a real-time aerosol concentration change with respect to a real-time laser intensity change of the aerosol generating device 100 of the present invention when the carrier gas flow rate and the laser irradiation time are fixed using the laser combustion aerosol generating device 100 This is a graph showing the test with a real-time measuring instrument, FMPS (Fast Mobility Particle Sizer). Although aerosols of a specific size are used to evaluate the performance of the aerosol reduction device, it is difficult to obtain a stable and instantaneous size distribution and concentration of various aerosols. In order to compensate for these shortcomings, the laser combustion aerosol generating apparatus 100 and method of the present invention has the performance of fast rise time and fall time, and stable size distribution and concentration of aerosol was confirmed by FMPS, a real-time measuring instrument. This shows excellent performance in generating stable aerosol size distribution and concentration in real time.

도 10a는 레이저 모듈(30)과 레이저 이송 장치(40)의 결합에 대하여, 복수의 레이저 모듈(30)이 레이저 이송 장치(40)에 결합되는 예를 도시하는 개념도이고, 도 10b는 레이저 모듈(30)과 레이저 이송 장치(40)의 결합에 대하여, 복수의 레이저 모듈(30)이 레이저 이송 장치(40)에 결합되는 다른 예를 도시하는 개념도이다.10A is a conceptual diagram showing an example in which a plurality of laser modules 30 are coupled to the laser conveying device 40 with respect to the combination of the laser module 30 and the laser conveying device 40, and FIG. 10B is a laser module ( With respect to the coupling of 30) and the laser transport device 40, a conceptual diagram showing another example in which a plurality of laser modules 30 are coupled to the laser transport device 40.

도 10a와 도 10b는 에어로졸 대상 시료를 동시에 연소시킬 수 있게 한다. 따라서 단일 에어로졸 대상 시료를 연소시켰을 때 부족한 에어로졸의 크기 분포를 추가적으로 얻을 수 있게 한다.10A and 10B make it possible to simultaneously burn an aerosol target sample. Therefore, when a single aerosol target sample is burned, it is possible to additionally obtain an insufficient aerosol size distribution.

도 11a는 복수의 대상 에어로졸 물질을 고정하기 위한 지지판(20)의 일 예를 도시하는 개념도이고, 도 11b는 복수의 대상 에어로졸 물질을 고정하기 위한 지지판(20)의 다른 예를 도시하는 개념도이다.FIG. 11A is a conceptual diagram showing an example of a support plate 20 for fixing a plurality of target aerosol materials, and FIG. 11B is a conceptual diagram showing another example of the support plate 20 for fixing a plurality of target aerosol materials.

도 12a는 레이저 모듈(30)과 대상 물질이 고정된 지지판(20)과 지지판 이송 장치(70)의 이송 방향의 예를 도시하는 개념도이고, 도 12b는 레이저 모듈(30)과 대상 물질이 고정된 지지판(20)과 지지판 이송 장치(70)의 이송 방향의 다른 예를 도시하는 개념도이다.12A is a conceptual diagram showing an example of the transport direction of the laser module 30 and the support plate 20 to which the target material is fixed, and the support plate transfer device 70, and FIG. 12B is a laser module 30 and a target material. It is a conceptual diagram showing another example of the transfer direction of the support plate 20 and the support plate transfer device 70.

이상에서 설명한 에어로졸 발생 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. The aerosol generating device 100 described above is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or part of each of the embodiments so that various modifications can be made. .

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

100:에어로졸 발생 장치
10:챔버
20:지지판 21:제1지지판 24:제2지지판
30:레이저 모듈
40:레이저 이송 장치 41:레이저 이송 모터 44:회전축 47:브라켓
50:운반가스 유입부 53:송풍부
60:에어로졸 배출부 63:배출 개구 65:배출 가이드부
70:지지판 이송 장치 71:지지판 이송 모터 73:이송 회전축
80:제어 보드
1:에어로졸 대상시료100: aerosol generating device
10: chamber
20: support plate 21: first support plate 24: second support plate
30: laser module
40: laser conveying device 41: laser conveying motor 44: rotating shaft 47: bracket
50: carrier gas inlet 53: air blower
60: aerosol discharge part 63: discharge opening 65: discharge guide part
70: support plate transfer device 71: support plate transfer motor 73: transfer rotation shaft
80: control board
1: Sample for aerosol

Claims (8)

챔버;
상기 챔버 내부에 설치되고, 대상 에어로졸을 발생시키는 대상 물질이 놓여지는 지지판;
상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 대상 물질을 연소하게 하도록 레이저 광을 조사하는 레이저 모듈; 및
상기 레이저 모듈에 연결되어 상기 레이저 모듈을 이송시키는 레이저 이송 장치를 포함하고,
상기 레이저 이송 장치는,
구동력을 발생시키는 레이저 이송 모터; 및
상기 레이저 이송 모터에 연결되고, 상기 레이저 이송 모터에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 상기 레이저 모듈이 이송되도록 상기 레이저 모듈이 설치되는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
chamber;
A support plate installed inside the chamber and on which a target material generating a target aerosol is placed;
A laser module installed inside the chamber and irradiating laser light to burn the target material; And
It is connected to the laser module and comprises a laser transport device for transporting the laser module,
The laser transfer device,
A laser transfer motor generating a driving force; And
An aerosol generating apparatus comprising a rotation shaft connected to the laser transfer motor and on which the laser module is installed so that the laser module is transferred by being rotated by a driving force generated by the laser transfer motor.
제1항에 있어서,
상기 챔버에 설치되고, 운반가스를 상기 챔버 내부로 유입하는 운반가스 유입부; 및
상기 발생된 에어로졸을 배출하는 에어로졸 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
The method of claim 1,
A carrier gas inlet part installed in the chamber and for introducing a carrier gas into the chamber; And
An aerosol-generating device, characterized in that it further comprises an aerosol discharge unit for discharging the generated aerosol.
제2항에 있어서,
상기 운반가스 유입부는,
운반 가스를 저장하는 가스 탱크;
상기 가스 탱크에 연결되어, 펌핑력을 발생시켜 상기 운반 가스를 공급 가능하게 하는 펌프; 및
상기 운반 가스를 이동 가능하게 하도록 바람을 제공하는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
The method of claim 2,
The carrier gas inlet,
A gas tank for storing carrier gas;
A pump connected to the gas tank to generate a pumping force to supply the carrier gas; And
An aerosol-generating device comprising a blower for providing wind to enable the carrier gas to move.
제2항에 있어서,
상기 레이저 모듈, 상기 레이저 이송 장치 및 상기 운반 가스 유입부에 각각 전기적으로 연결되어 상기 레이저 모듈, 상기 레이저 이송 장치 및 상기 운반 가스 유입부를 각각 제어하는 제어 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
The method of claim 2,
And a control board electrically connected to the laser module, the laser transfer device, and the carrier gas inlet, respectively, to control the laser module, the laser transfer device, and the carrier gas inlet, respectively. .
제4항에 있어서,
상기 제어 보드는, 상기 레이저 모듈의 레이저 조사 에너지를 조절하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
The method of claim 4,
The control board, an aerosol generating device, characterized in that for controlling the laser irradiation energy of the laser module.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 지지판에 결합되어 상기 지지판을 이송 가능하게 하는 지지판 이송 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
The method of claim 1,
An aerosol-generating device, characterized in that it further comprises a support plate transfer device coupled to the support plate to enable transport of the support plate.
제7항에 있어서,
상기 지지판 이송 장치는,
구동력을 발생시키는 지지판 이송 모터; 및
상기 지지판 이송 모터에 연결되고, 상기 지지판 이송 모터에 의해 발생된 구동력에 의해 회전되어 상기 지지판이 이송되도록 상기 지지판이 설치되는 이송 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.The method of claim 7,
The support plate transfer device,
A support plate transfer motor generating a driving force; And
An aerosol-generating device comprising a transfer rotation shaft connected to the support plate transfer motor and rotated by a driving force generated by the support plate transfer motor to transfer the support plate.

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