KR100346571B1 - Oxygen supply devices - Google Patents

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KR100346571B1
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고영관
김희진
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주식회사 나노포아
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Abstract

본 발명은 공기를 압축하는 공기펌프, 상기 압축된 공기를 냉각시키는 냉각시스템 및 상기 냉각된 공기로부터 산소를 발생하는 기체분리막을 포함함을 특징으로 하는 산소공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen supply apparatus including an air pump for compressing air, a cooling system for cooling the compressed air, and a gas separation membrane for generating oxygen from the cooled air.

또한 본 발명의 산소공급장치는 상기 냉각시스템이 열교환기 및 냉각팬으로 구성되고 공기펌프로부터 유입된 공기는 열교환기 따라 이송되면서 냉각팬에 의해 냉각됨을 특징으로 한다.In addition, the oxygen supply device of the present invention is characterized in that the cooling system is composed of a heat exchanger and a cooling fan and the air introduced from the air pump is cooled by a cooling fan while being transferred along the heat exchanger.

본 발명에 따르면 공기펌프에서 발생한 고온의 압축공기를 냉각한 후 기체분리막으로 공급함으로써, 기체분리막의 산소발생효율을 증가시키고 장치의 내구성을 높일 수 있다.According to the present invention, by cooling the high-temperature compressed air generated in the air pump and supplying the gas separation membrane, the oxygen generation efficiency of the gas separation membrane can be increased and the durability of the device can be increased.

Description

산소공급장치{Oxygen supply devices}Oxygen supply devices

본 발명은 기체분리막을 이용한 산소공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기펌프에 의해 압축된 공기를 냉각시킨 후 기체분리막으로 유입시켜 산소를발생시키고, 생성된 산소를 자동차, 사무실, 작업장 및 업소 등에 공급해 줌으로써, 쾌적한 실내공간 및 작업공간을 제공할 수 있도록 한 산소공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen supply device using a gas separation membrane, and more particularly, after cooling the air compressed by the air pump to enter the gas separation membrane to generate oxygen, and the generated oxygen in automobiles, offices, workplaces and businesses By supplying to the back, the present invention relates to an oxygen supply device that can provide a comfortable indoor space and working space.

인간은 산소공급이 증가함에 따라 육체적, 정신적 능력이 향상되며, 그 행동양식에 있어 쾌적한 환경을 요구하고 있다. 따라서, 사무실, 업소, 작업장 및 차량의 실내 환경에 따라 근무능률, 안전한 작업 및 운전을 위해서 산소를 공급해줄 필요가 있다. 그러므로, 최근에는 이러한 쾌적한 삶을 영위하기 위한 수단으로 다양한 산소발생방법이 개발되고 있다.As the oxygen supply increases, human beings improve their physical and mental abilities and demand a pleasant environment for their behavior. Therefore, it is necessary to supply oxygen for work efficiency, safe work and operation depending on the indoor environment of offices, businesses, workplaces and vehicles. Therefore, in recent years, various oxygen generation methods have been developed as a means for living such a comfortable life.

대한민국특허공개공보 제 2000-63883호는 중공사막 기체분리막을 이용하여 공기 중에 존재하는 산소를 기체 분리하는 식으로 고농도의 산소를 제조하는 방법이 게시되어 있다. 그런데, 상기 방법은 공기 중에 존재하는 수분을 제거하기 위하여 히터 및 드라이어를 구비하고 있으며, 이는 상기 히터 및 드라이어를 열원으로 하여 수분을 제거하기 때문에 장치내부의 공기 온도를 상승시키고, 이로 인해 중공사막 기체분리막의 산소발생효율을 저감시키는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-63883 discloses a method for producing a high concentration of oxygen by gas separation of oxygen present in the air by using a hollow fiber membrane gas separation membrane. However, the method includes a heater and a dryer to remove moisture present in the air, which increases the air temperature in the apparatus because the heater and the dryer are used as heat sources to remove moisture, thereby increasing the hollow fiber membrane gas. There is a problem in reducing the oxygen generation efficiency of the separator.

또한, 미국특허공고공보 제 6,113,484호는 기체분리막을 이용하여 산소를 발생시키고 발생된 산소를 자동차 실내로 공급하는 방법이 게재되어 있으나, 이는 자동차 외부의 공기를 단순히 압축하여 기체분리막으로 공급함으로써 수분발생에 따른 기체분리막의 효율감소, 자동차 엔진 및 그 주변기기의 온도 상승으로 인하여 기체분리막의 성능이 저감되는 등의 문제점이 있다.In addition, U.S. Patent Publication No. 6,113,484 discloses a method of generating oxygen using a gas separation membrane and supplying the generated oxygen to a vehicle interior, but this is simply generated by compressing air outside the vehicle and supplying it to the gas separation membrane. There is a problem that the performance of the gas separation membrane is reduced due to the reduction in efficiency of the gas separation membrane, the temperature of the vehicle engine and its peripherals.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로 공기를 압축하는 공기펌프에 의하여 발생되는 압축열 및 기계열에 의하여 온도가 상승한 압축공기를 열교환기 및 냉각팬으로 구성된 냉각시스템을 이용하여 상기 압축공기 및 공기펌프의 온도를 저감시켜 기체분리막의 산소발생효율을 증가시키는데 그 기술적 과제가 있다.The present invention is to improve the above-mentioned problems by using a cooling system composed of a heat exchanger and a cooling fan the compressed air and the temperature rises by the heat of compression and mechanical heat generated by the air pump for compressing the air and the compressed air and The technical problem is to reduce the temperature of the air pump to increase the oxygen generation efficiency of the gas separation membrane.

도 1은 본 발명에 따른 냉각장치를 구비한 기체분리막 산소공급장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a gas separation oxygen supply device having a cooling device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 공기펌프 4 : 제 1 필터2: air pump 4: first filter

6 : 열교환기 8 : 냉각팬6: heat exchanger 8: cooling fan

10 : 제어기 12 : 제 2 필터10 controller 12 second filter

14 : 기체분리막 16 : 산소센서14 gas separation membrane 16 oxygen sensor

18 : 가스배출공 20 : 산소배출공18: gas discharge hole 20: oxygen discharge hole

22 : 공기 유입구 24 : 냉각시스템22 air inlet 24 cooling system

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 공기를 압축하는 공기펌프, 상기 압축된 공기를 냉각시키는 냉각시스템 및 상기 냉각된 공기로부터 산소를 발생하는 기체분리막을 포함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above technical problem is characterized in that it comprises an air pump for compressing air, a cooling system for cooling the compressed air and a gas separation membrane for generating oxygen from the cooled air.

또한 본 발명은 상기 냉각시스템이 열교환기 및 냉각팬으로 구성되고 공기펌프로부터 유입된 공기는 열교환기 따라 이송되면서 냉각팬에 의해 냉각됨을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the cooling system is composed of a heat exchanger and a cooling fan and the air introduced from the air pump is cooled by a cooling fan while being transferred along the heat exchanger.

본 발명에 있어서 기체분리막은 산소를 발생할 수 있는 것이면 어떠한 기체분리막도 사용가능하다. 이와 같은 요건을 충족할 만한 기체분리막이나 이들의 제법은 본 분야 잘 알려져 있다.In the present invention, any gas separation membrane can be used as long as it can generate oxygen. Gas separation membranes or methods for their preparation that meet these requirements are well known in the art.

특정한 바람직한 양태로서, 본 발명의 산소발생장치에 사용될 수 있는 기체분리막은 실리콘, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로즈아세테이트, 폴리설폰, 폴리비닐알코올, 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸아크릴레이트 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된 고분자를 용매중에 용해시키고, 형성된 혼합물을 캐스팅하거나 노즐을 통해 방사시켜 막을 형성하고, 형성된 막을 응고시키며, 응고된 막을 세척하고 건조시키고, 임의로 건조된 막을 열처리하거나 코팅하여 제조된 기체 분리막을 포함한다.In certain preferred embodiments, the gas separation membranes that can be used in the oxygen generator of the present invention are silicone, polyimide, polyamide, cellulose acetate, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyphenyloxide, polybutyl acrylate and mixtures of two or more thereof A gas produced by dissolving a polymer selected from the group consisting of in a solvent, casting the formed mixture or spinning through a nozzle to form a film, solidifying the formed film, washing and drying the solidified film, and optionally heat treating or coating the dried film. It includes a separator.

본 발명에 따른 신규한 기체 분리막은 어떠한 형태로도 가능하다. 즉, 본 발명의 분리막은 단일막(균질막), 복합막 또는 비대칭막 등으로 제조할 수 있다. 이들 막은 평판, 중공관, 중공섬유, 스파이랄 와운드형 등의 형태로 할 수 있으며 이러한 형태로 막을 제조하는 것은 잘 알려져 있다. 또한 일차 또는 이차 고분자 용해물 내에 니켈, 코발트, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 티탄, 철, 구리 및 크롬의 탄산염, 질산염, 아세트산염, 할로겐화물 및 아세틸아세토네이트로 이루어진 그룹중에서 선택된 유기금속화합물을 첨가시켜 막의 성능을 향상시켜 사용할 수 있다.The novel gas separation membrane according to the invention can be in any form. That is, the separation membrane of the present invention can be prepared as a single membrane (homogeneous membrane), a composite membrane or an asymmetric membrane. These membranes can be in the form of flat plates, hollow tubes, hollow fibers, spiral wounds, and the like, and it is well known to produce membranes in this form. In addition, an organic metal compound selected from the group consisting of carbonates, nitrates, acetates, halides and acetylacetonates of nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, titanium, iron, copper and chromium is added to the primary or secondary polymer melt. It can be used to improve the performance of the membrane.

본 발명에 따른 신규한 기체 분리막을 제조하는데 사용되는 고분자는 용매에 대하여 10 내지 40중량%, 바람직하게는 15 내지 25중량%를 사용할 수 있고, 유기금속화합물은 용매에 대하여 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5중량%을 사용할 수 있다.The polymer used to prepare the novel gas separation membrane according to the present invention may be 10 to 40% by weight, preferably 15 to 25% by weight with respect to the solvent, the organometallic compound is 0.1 to 10% by weight with respect to the solvent, Preferably 0.5 to 5% by weight can be used.

본 발명에 따른 신규한 기체 분리막을 제조하는데 사용되는 용매로는 테트라하이드로푸란, 알코올(예, 1,2-부탄올, 1,2-펜탄올, 1,3-펜탄올) 또는 이의 유도체, 알킬 아세테이트(예, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트) 또는 이의 유도체, 트리클로로에탄, 아세테이트 등이 포함된다.Solvents used to prepare the novel gas separation membrane according to the present invention include tetrahydrofuran, alcohols (eg, 1,2-butanol, 1,2-pentanol, 1,3-pentanol) or derivatives thereof, alkyl acetates. (Eg, ethyl acetate, methyl acetate) or derivatives thereof, trichloroethane, acetate, and the like.

본 발명에 따른 신규한 기체 분리막을 제조할 때 막의 분리능을 향상시키기 위해 첨가제로서 계면활성제가 추가로 사용될 수 있다. 계면활성제로는 예를 들면폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 등 포함된다. 이의 사용량은 약 0.1 내지 10 중량%이다.When preparing the novel gas separation membrane according to the present invention, a surfactant may additionally be used as an additive to improve the resolution of the membrane. Surfactants include, for example, copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl ethers, and the like. Its use amount is about 0.1 to 10% by weight.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 냉각시스템이 구비된 산소공급장치의 구성도로써 함께 설명한다.1 is a view illustrating a configuration of an oxygen supply apparatus equipped with a cooling system according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 산소공급장치는 공기를 압축하는 공기펌프(2), 이 압축공기가 유입되어 공기 중에 존재하는 꽃가루, 먼지, 수분 및 분진 등을 제거하는 제 1 필터(4), 제 1 필터(4)를 거친 압축공기를 냉각시키는 열교환기(6), 그 열교환기(6)를 냉각시키기 위한 팬(8)이 구비되어 있으며, 상기 열교환기(6)를 통과한 압축공기에 존재하는 휘발성 유기화합물, 악취가스 및 기타 오염물질 등을 제거하기 위한 제 2 필터(12), 상기 제 2 필터(12)로 유입되는 압축공기의 양을 조절하는 제어기(10), 실내에 설치되어 산소의 농도를 측정하고 측정된 정보를 제어기(10)로 전달하는 산소센서(16) 및 제 2 필터를 통과한 압축공기로부터 산소 및 배가스를 분리하는 기체분리막(6)으로 구성되어 있다. 여기서, 배가스는 분리된 산소를 제외한 공기, 즉 질소를 다량 포함한 공기를 지칭한다.As shown in FIG. 1, the oxygen supply device of the present invention includes an air pump 2 for compressing air, and a first filter for removing pollen, dust, moisture, dust, etc., in which the compressed air flows into the air ( 4), a heat exchanger 6 for cooling the compressed air that has passed through the first filter 4, and a fan 8 for cooling the heat exchanger 6 are provided, which has passed through the heat exchanger 6. A second filter 12 for removing volatile organic compounds, odor gases and other contaminants present in the compressed air, a controller 10 for controlling the amount of compressed air flowing into the second filter 12, and a room And an oxygen sensor 16 for measuring oxygen concentration and delivering the measured information to the controller 10 and a gas separation membrane 6 for separating oxygen and exhaust gas from the compressed air passing through the second filter. . Here, the exhaust gas refers to air excluding separated oxygen, that is, air containing a large amount of nitrogen.

본 발명의 공기펌프(2)는 외부의 공기를 압축하여 장치 내부로 공기가 흐르도록 하는 구동력을 제공함으로써, 별도의 장치 즉, 블로워(blower) 또는 팬(fan)등과 같이 공기를 장치내부로 흐르도록 하는 장치가 필요치 않토록 하며, 기체분리막(14)의 기체분리를 위해 요구되는 압력을 제공한다.The air pump 2 of the present invention compresses the external air and provides a driving force to allow air to flow into the device, thereby flowing air into the device as a separate device, such as a blower or a fan. No device is needed to provide the pressure required for gas separation of the gas separation membrane 14.

본 발명의 제 1 필터(4)는 공기속에 포함되어 있는 수분, 분진 및 꽃가루 등을 제거하기 위한 것으로, 활성탄 및 카본섬유가 사용될 수 있다. 한편, 상기 분진 및 꽃가루 등과 같은 입자성 물질을 제거할 경우 필터 내부에서 발생할 수 있는 입자상 물질의 축적에 따른 막힘현상을 방지하기 위하여 다공성 필터를 사용하는 것이 유리하다.The first filter 4 of the present invention is for removing moisture, dust, pollen, etc. contained in the air, and activated carbon and carbon fiber may be used. On the other hand, when removing particulate matter such as dust and pollen, it is advantageous to use a porous filter to prevent clogging due to accumulation of particulate matter that may occur inside the filter.

상기 제 1 필터(4)를 통과한 압축공기는 공기펌프(2)가 공기를 압축할 때 고온으로 상승하기 때문에 그 열을 식히기 위해 냉각시스템(24)으로 혼입시켜 냉각하게 되는데, 상기 냉각시스템(24)은 열교환기(6) 및 팬(8)으로 구성되어 있다. 열교환기(6)의 내부로는 압축공기가 이송되고, 그 외부로는 냉각팬(8)에 의하여 공기가 흐르게 된다. 여기서, 냉각시스템(24)는 압축펌프(2)로부터 유입되는 고온의 열을 냉각하는 장치라면 어떠한 것이라도 무관하며, 경제적인 측면 및 공간 활용면에서 부피를 적게 차지하고 다양한 형태로 제조할 수 있는 공랭식 열교환기(6)가 바람직하다. 한편, 열교환기(6) 내부로 이송되는 압축공기를 냉각시키기 위해 외부의 공기가 열교환기(6)에 이웃하도록 형성된 냉각팬(8)에 의하여 공급되며, 공급된 공기는 열교환기(6)의 외기 표면을 통과하며 압축공기를 냉각시키게 되는데, 바람직하게는 공기펌프(2)를 열교환기(6)의 후면에 위치하도록 함으로써, 열교환기(6)를 냉각시킨 공기가 재차 공기펌프(2)를 냉각시켜 냉각 효율을 증대시킬 수 있도록 한다.Since the compressed air passing through the first filter 4 rises to a high temperature when the air pump 2 compresses the air, the compressed air is mixed into the cooling system 24 to cool the heat and cooled. 24 consists of a heat exchanger 6 and a fan 8. Compressed air is transferred to the inside of the heat exchanger (6), and air flows to the outside by the cooling fan (8). Here, the cooling system 24 may be any device that cools the high temperature heat introduced from the compression pump 2, and it may be air-cooled that can be manufactured in various forms while occupying less volume in terms of economical aspects and space utilization. Heat exchanger 6 is preferred. Meanwhile, in order to cool the compressed air transferred into the heat exchanger 6, external air is supplied by a cooling fan 8 formed to be adjacent to the heat exchanger 6, and the supplied air is supplied to the heat exchanger 6. The compressed air is cooled while passing through the outside air surface. Preferably, the air pump 2 is positioned at the rear of the heat exchanger 6 so that the air cooled by the heat exchanger 6 again cools the air pump 2. Cooling can increase the cooling efficiency.

이상과 같은 냉각시스템(24)은 압축공기의 온도를 하강시킴으로서 고온의 압축공기로 인하여 발생할 수 있는 중공사막 기체분리막(14)의 공극 증가를 방지하며, 공기가 냉각될 때 발생되는 수분의 응축으로 인한 기체분리막(14)의 성능 저하를 방지하여 기체분리막(14)의 산소발생효율을 최대로 유지할 수 있게 한다.As described above, the cooling system 24 lowers the temperature of the compressed air to prevent an increase in the voids of the hollow fiber membrane gas separation membrane 14 which may occur due to high temperature compressed air, and condensation of moisture generated when the air is cooled. It is possible to prevent the deterioration of the gas separation membrane 14 due to the oxygen generation efficiency of the gas separation membrane 14 to the maximum.

한편, 상기 열교환기(6)를 통과한 압축공기는 유량조절이 가능한 제어기(10)를 거쳐 제 2 필터(12)로 이동하게 된다.On the other hand, the compressed air passing through the heat exchanger (6) is moved to the second filter 12 via the controller 10 capable of adjusting the flow rate.

전술한 제어기(10)는 유량을 조절하도록 설정되어 있는데, 이는 실내 일측에 설치되어 있는 산소센서(16)에 의하여 측정된 산소농도 측정값을 초기에 설정된 설정값과 비교하여 설정값 이하의 산소농도에서는 열교환기(6)로부터 유입된 압축공기를 제 2 필터(12)로 흘려보내고, 설정값 이상의 산소농도에서는 압축공기가 제 2 필터(12)로 흐르지 못하도록 한다.The above-described controller 10 is set to adjust the flow rate, which is compared to the oxygen concentration measurement value measured by the oxygen sensor 16 installed on one side of the room at the initial setting of the oxygen concentration below the set value. In order to flow the compressed air introduced from the heat exchanger (6) to the second filter 12, and to prevent the compressed air from flowing to the second filter (12) at an oxygen concentration above the set value.

본 발명에 따른 제 2 필터(12)의 내부로는 휘발성 유기화합물, 악취가스 및 분진 등을 제거할 목적으로 카본, 카본섬유 및/또는 은활성탄 등이 충진되어 있으며, 압축공기의 압력강하를 최소화시키기 위하여 허니컴(Honeycomb), 세라믹 폼(Ceramic foam) 및 메탈릭 폼(Metallic foam)을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.The second filter 12 according to the present invention is filled with carbon, carbon fiber and / or silver activated carbon for the purpose of removing volatile organic compounds, odor gas and dust, and minimizes the pressure drop of compressed air. Honeycomb, ceramic foam, and metallic foam may be used for the purpose, but is not limited thereto.

상기 제 2 필터(12)를 통과한 압축공기는 실질적으로 산소를 발생시키는 기체분리막(14)으로 유도된다. 이와 같은 기체분리막은상 어떠한 형태를 사용해도 무관하며, 바람직하게는 중공사막형 기체분리막(36) 또는 스파이럴 와운드형 기체분리막(36)이 사용될 수 있고, 그 재질로는 고분자 및 유기 금속화합물으로 이루어진것이 좋다.The compressed air passing through the second filter 12 is led to a gas separation membrane 14 that substantially generates oxygen. Such a gas separation membrane may be used in any form. Preferably, the hollow fiber membrane separation membrane 36 or the spiral wound gas separation membrane 36 may be used, and the material may be made of a polymer and an organic metal compound. good.

분리된 산소는 기체분리막(14)의 일측에 형성되어 있는 산소배출공(20)을 통하여 실내에 구비된 소정의 산소분배장치로 이동되어 산소를 공급하게 되며, 기체분리막(14)에 의하여 분리된 산소를 제외한 배가스는 배가스배출공(18)을 통하여 외기로 배출된다. 여기서, 배가스는 분리된 산소를 제외한 공기, 즉 다량의 질소를 포함한 가스를 말한다.The separated oxygen is moved to a predetermined oxygen distribution device provided in the room through the oxygen discharge hole 20 formed at one side of the gas separation membrane 14 to supply oxygen, and separated by the gas separation membrane 14. Exhaust gas except oxygen is discharged to outside air through the exhaust gas discharge hole 18. Here, the exhaust gas refers to air excluding separated oxygen, that is, gas containing a large amount of nitrogen.

이와 같은 구성 및 동작을 하는 본 발명의 산소공급장치는 사무소의 공조기, 업소의 공조기 및 에어컨 등에 설치되어 사용할 수 있다.The oxygen supply device of the present invention having such a configuration and operation can be installed and used in an air conditioner of an office, an air conditioner of an office, an air conditioner, and the like.

특히, 본 발명의 산소공급장치는 상기 구성부품을 소정 케이스 공간에 안치시킨 패키지 형식으로 제조가능하기 때문에 자동차의 본네트 일측에 장착하여 사용하거나 트렁크 또는 트렁크와 뒷좌석 사이의 공간에 장착하여 사용할 수 있다.In particular, since the oxygen supply device of the present invention can be manufactured in a package form in which the above components are placed in a predetermined case space, the oxygen supply device can be mounted on one side of a bonnet of a vehicle or used in a space between a trunk or a trunk and a rear seat.

상기 패키지 형식의 산소공급장치는 전술한 공기펌프(2), 제 1 및 제 2 필터(4, 12), 냉각시스템(22), 제어기(10) 및 기체분리막(14)로 구성되어 있으며, 상기 제어기(10)의 일측으로는 자동차 실내에 설치되어 있는 산소센서(16)의 전기적 신호를 수신할 수 있도록 하는 연결부재가 형성되어 있다.The packaged oxygen supply device is composed of the air pump 2, the first and second filters 4 and 12, the cooling system 22, the controller 10 and the gas separation membrane 14 described above. One side of the controller 10 is formed with a connecting member for receiving an electrical signal of the oxygen sensor 16 installed in the vehicle interior.

전술한 구성품들은 소정 공간을 갖는 케이스에 안치되며 그 케이스의 일측으로는 공기가 케이스의 내부와 외부로 소통될 수 있도록 홀이 형성되어 있고, 기체분리막(14)의 산소배출공(20)에 연결되어 산소를 케이스 외부 배출하도록 하는 홀 및 기체분리막(14)의 배가스배출공(18)에 연결되어 배가스를 케이스 외부로 배출하도록 하는 구멍이 각각 구비되어 있다. 여기서, 상기 산소배출공(20)에 연결된 홀은 자동차 실내로 유도되는 관에 연결되어 산소를 실내로 공급하며, 배가스배출공(18)과 연결된 홀은 자동차의 외기로 연결된 관이 체결되어 배가스를 외기로 배출한다. 한편, 상기 케이스 내부로 안치되는 구성품들 중 제 1 및 제 2 필터(4, 12)와 제어기(10)는 용도에 따라 가감할 수 있다.The above-described components are placed in a case having a predetermined space and a hole is formed at one side of the case to allow air to communicate with the inside and outside of the case, and is connected to the oxygen discharge hole 20 of the gas separation membrane 14. And a hole to discharge oxygen outside the case and a hole connected to the exhaust gas discharge hole 18 of the gas separation membrane 14 to discharge the exhaust gas to the outside of the case. Here, the hole connected to the oxygen discharge hole 20 is connected to the pipe leading to the interior of the car to supply oxygen to the room, and the hole connected to the exhaust gas discharge hole 18 is connected to the outside air of the car is fastened to the exhaust gas Discharge to the outside. Meanwhile, among the components placed inside the case, the first and second filters 4 and 12 and the controller 10 may be added or subtracted according to the purpose.

이러한, 패키지 형식으로 제작된 본 발명의 산소공급장치는 그 케이스 외부 일측에 전력을 공급하는 전력공급부재가 위치하고, 이 전력공급부재는 차량의 운전석 일측에 위치하는 온-오프(on-off) 스위치에 연결하여 운전자가 전원을 인가할 수 있도록 하며, 케이스 내부 일측에 구비된 공기펌프(2) 및 냉각팬(8) 및 제어기(10)에 전원을 공급한다. 한편, 전술한 방법에 의해 산소를 발생시키는 기체분리막(14)으로부터 발생한 산소는 산소배출공(20)에 연결되어 산소를 차량 실내로 유도하도록 한 관을 따라 실내로 전달되고, 기체분리막(14)로부터 발생된 배가스는 배가스배출공(18)에 연결되어 차량외부로 유도되도록 설치된 관을 통하여 배출된다. 또한, 산소센서(16)를 차량 실내 일측에 산소농도를 측정할 수 있는 산소센서(16)을 설치한 후 산소센서(16)로부터 측정된 정보를 케이스 내부에 구비된 제어기(10)에 전달하여 산소 발생량을 제어하게 된다.The oxygen supply device of the present invention manufactured in the form of a package is provided with a power supply member for supplying power to one outside of the case, and the power supply member is an on-off switch located at one side of a driver's seat of the vehicle. Connected to allow the driver to apply power, and supplies power to the air pump 2 and the cooling fan 8 and the controller 10 provided on one side of the case. On the other hand, the oxygen generated from the gas separation membrane 14 for generating oxygen by the above-described method is delivered to the room along the pipe connected to the oxygen discharge hole 20 to guide the oxygen into the vehicle interior, gas separation membrane 14 The exhaust gas generated from the exhaust gas is discharged through a pipe installed to be connected to the exhaust gas discharge hole 18 and guided to the outside of the vehicle. In addition, the oxygen sensor 16 is installed on one side of the vehicle interior to measure the oxygen concentration of the oxygen sensor 16, and then transfers the information measured from the oxygen sensor 16 to the controller 10 provided inside the case. The amount of oxygen generated is controlled.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail and are not intended to limit the scope of the present invention by these examples.

<실시예 1><Example 1>

도 1에 도시된 바와 같이 압축공기가 배출되는 공기펌프의 일측으로 카본필터를 연결하고, 카본필터의 일측으로는 열교환기 및 냉각팬을 설치하였다. 열교환기의 일측으로는 카본섬유 필터를 설치하였고, 상기 카본섬유 필터를 통과한 압축공기를 기체분리막으로 유도하였다. 여기서, 공기펌프(2)의 운전압력은 4Kgf/cm2, 공기펌프(2)로부터 배출되는 압축공기의 유량은 14ℓ/min, 기체분리막(14)으로부터 배출되는 산소의 유량은 4ℓ/min, 그리고 사용된 기체분리막(14)은 400mm 길이의 폴리실록산 중고사를 3500개를 한 조로 한 중공사막으로 제조하였다.As shown in FIG. 1, a carbon filter is connected to one side of an air pump through which compressed air is discharged, and a heat exchanger and a cooling fan are installed at one side of the carbon filter. One side of the heat exchanger was installed with a carbon fiber filter, and the compressed air passing through the carbon fiber filter was led to a gas separation membrane. Here, the operating pressure of the air pump 2 is 4Kg f / cm 2 , the flow rate of compressed air discharged from the air pump 2 is 14L / min, the flow rate of oxygen discharged from the gas separation membrane 14 is 4L / min, In addition, the gas separation membrane 14 used was made of a hollow fiber membrane made of 3,500 pieces of polysiloxane used yarn having a length of 400 mm.

한편, 열교환기(6) 및 냉각팬(8)으로 구성된 냉각시스템의 성능 실험을 위하여 상기 구성요소에서 열교환기(6) 및 냉각팬(8)을 제거한 상태에서 동일한 운전을 실시하여 그 결과를 비교하고자 하였다.On the other hand, for the performance test of the cooling system consisting of the heat exchanger (6) and the cooling fan (8) performed the same operation with the heat exchanger (6) and cooling fan (8) removed from the components and compare the results Was intended.

산소농도를 측정하기 위하여 산소농도측정기(Max-O2,)를 이용하여 산소의 농도를 측정하였다.In order to measure the oxygen concentration, the oxygen concentration was measured using an oxygen concentration meter (Max-O 2 ,).

상기와 같이 구성으로 운전된 기체분리막(14)의 산소발생량은 평균 40% 였으며, 그 결과를 표 1에 나타냈다.The oxygen generation amount of the gas separation membrane 14 operated as described above was 40% on average, and the results are shown in Table 1.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1과 동일한 방법 및 조건을 수행하되, 사용된 기체분리막은 400mm 길이에 3500개의 Praxair 중공사로 제작하였다.The same method and conditions as in Example 1 were carried out, but the gas separation membrane used was made of 3500 Praxair hollow fibers 400 mm long.

그 결과를 표 1에 나타냈다.The results are shown in Table 1.

냉각장치의 설치 여부에 따른 산소발생농도(%)Oxygen generation concentration (%) according to whether cooling device is installed 가동시간Uptime 20분20 minutes 60분60 minutes 90분90 minutes 120분120 minutes 150분150 minutes 180분180 minutes 240분240 minutes 300분300 minutes 실시practice 냉각기장착Cooler Mount 36.136.1 3636 3636 35.935.9 3636 3636 3636 3636 예 1Example 1 냉각기미장착Without cooler 3535 34.234.2 33.533.5 3232 3131 3030 3030 29.429.4 실시practice 냉가기장착Equipped with cold air 40.140.1 4040 4040 4040 40.240.2 40.140.1 40.140.1 4040 예 2Example 2 냉각기미장착Without cooler 4040 3939 37.337.3 3535 3434 3232 3030 2828

<실시예 3><Example 3>

500ml 반응조에 방사원액으로 폴리설폰(PS, AMOCO사 Udel P-3500) 25g을 용매인 테트라하이드로퓨란(THF, Aldrich) 78.7ml중에 용해시키고 용해물에 금속 화합물로서 클로로트리스트리페닐포스핀로듐(RhCl[P(C6H5)3]3, Aldrich) 5g을 첨가하였다. 혼합물을 자동 막 제조장치(IMOTO 301)을 사용하여, 드라이빙 스트로크 150 mm, 어플리케이션 속도 30 mm/sec, 55번 바(125.7 ㎛)의 조건 하에 캐스팅하였다. 제조된 막을 건조기 내에서 서서히 증발, 건조시킨 후, 잔류용매제거를 위하여 진공오븐에서(80℃)에서 24시간이상 건조시켰다. 건조시킨 막에 상기한 자동 막 제조장치를 이용하여(3번 바(6.86 ㎛) 5중량% 실리콘 용액으로 코팅한 후, 상기 건조 과정과 동일한 조건에서 건조시켜 제조하였다. 이와 같이 얻어진 막의 두께는 약 88 ㎛이었다.In a 500 ml reactor, 25 g of polysulfone (PS, Udel P-3500, AMOCO Co., Ltd.) was dissolved in 78.7 ml of tetrahydrofuran (THF, Aldrich) as a solvent. 5 g of [P (C 6 H 5 ) 3 ] 3 , Aldrich) was added. The mixture was cast using an automatic membrane making machine (IMOTO 301) under the conditions of driving stroke 150 mm, application speed 30 mm / sec, 55 bar (125.7 μm). The film was evaporated and dried slowly in a dryer and then dried in a vacuum oven (80 ° C.) for at least 24 hours to remove residual solvent. The dried membrane was coated with a 5 wt% silicone solution using the above-mentioned automatic membrane manufacturing apparatus (No. 3 bar (6.86 μm), and then dried under the same conditions as the above drying procedure. 88 μm.

상기 제조된 막의 투과도 및 선택도를 기체 투과능 측정장치(밀리포아 필름 홀더 90mm, YY3009000)를 이용하여 측정하였다. 본 발명에 따라 제조된 기체분리막의 산소/질소 선택도는 3.8(GPU, x10-4cm3/cm2.sec.cmHg)로 나타났다.Permeability and selectivity of the prepared membrane was measured using a gas permeability measuring device (Millipoa film holder 90mm, YY3009000). The oxygen / nitrogen selectivity of the gas separation membrane prepared according to the present invention was found to be 3.8 (GPU, x10 −4 cm 3 / cm 2 .sec.cmHg).

산소발생장치에서 분리막을 상기 제조된 기체분리막을 사용하고 실시예 1에서와 동일한 방식으로 토출 산소농도 변화를 측정하였다. 이의 결과는 하기 표 2에 기록되어 있다.In the oxygen generator, the separation membrane was used as the gas separation membrane, and the discharge oxygen concentration change was measured in the same manner as in Example 1. The results are reported in Table 2 below.

가동시간(min)Uptime (min) 토출산소농도(%)Discharged oxygen concentration (%) 0.50.5 38.138.1 1One 38.438.4 22 38.438.4 33 38.538.5 44 38.538.5 55 38.538.5 66 38.538.5 77 38.638.6 88 38.738.7 99 38.738.7 1010 38.738.7 1515 38.738.7 2020 38.838.8

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the appended claims and their equivalents, rather than the detailed description, are included in the scope of the present invention.

본 발명은 외부의 공기를 압축한 후 필터를 통하여 공기에 포함되어 있는 오염물질 및 악취가스를 제거한 깨끗한 공기로 산소를 발생시켜 사무소, 업소, 작업장 및 자동차 실내로 공급함으로써, 매연, 먼지 및 오염물질 없는 신선한 공기를 제공함으로써 쾌적한 실내 공기를 조성할 뿐만 아니라 공기의 압축시 발생하는 열을 열교환기 및 냉각팬으로 냉각시켜, 장치의 수명을 증가시키고 효율을 증가시키고, 장치의 잔고장을 예방할 수 있다.The present invention by compressing the outside air through the filter to remove the pollutants and odor gas contained in the air to generate oxygen to supply to offices, businesses, workplaces and car interiors, soot, dust and pollutants By providing a fresh air without air, not only can you create a comfortable indoor air, but also heat generated during the compression of the air to the heat exchanger and the cooling fan to increase the life of the device, increase the efficiency, and prevent the trouble of the device.

Claims (3)

공기를 압축하는 공기펌프(2), 상기 압축된 공기를 냉각시키는 냉각시스템(24) 및 상기 냉각된 공기로부터 산소를 발생하는 기체분리막(14)을 포함을 특징으로 하는 산소공급장치.An air pump (2) for compressing air, a cooling system (24) for cooling the compressed air, and a gas separation membrane (14) for generating oxygen from the cooled air. 제 1 항에 있어서, 냉각시스템(24)이 열교환기(6) 및 냉각팬(8)으로 구성되고 공기펌프(2)로부터 유입된 공기는 열교환기(6) 따라 이송되면서 냉각팬(8)에 의해 냉각됨을 특징으로 하는 산소공급장치.The cooling system (24) according to claim 1, wherein the cooling system (24) consists of a heat exchanger (6) and a cooling fan (8), and the air introduced from the air pump (2) is transferred to the cooling fan (8) while being transported along the heat exchanger (6). Oxygen supply device characterized in that cooled by. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 기체분리막(14)이 실리콘, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로즈아세테이트, 폴리설폰, 폴리비닐알코올, 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸아크릴레이트 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된 고분자를 용매중에 용해시키고, 생성된 용해물에 니켈, 코발트, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 티탄, 철, 구리 및 크롬의 탄산염, 질산염, 아세트산염, 할로겐화물 및 아세틸아세토네이트로 이루어진 그룹중에서 선택된 유기금속화합물을 첨가하며, 형성된 혼합물을 캐스팅하거나 노즐을 통해 방사시켜 막을 형성하고, 형성된 막을 응고시키며, 응고된 막을 세척하고 건조시키고, 임의로 건조된 막을 열처리하거나 코팅하여 제조된 기체 분리막임을 특징으로 하는 산소공급장치.The gas separation membrane 14 dissolves a polymer selected from the group consisting of silicone, polyimide, polyamide, cellulose acetate, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyphenyloxide, polybutyl acrylate and a mixture of two or more thereof in a solvent, A mixture formed by adding an organometallic compound selected from the group consisting of carbonates, nitrates, acetates, halides and acetylacetonates of nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, titanium, iron, copper and chromium to the resulting melt; Casting or spinning through a nozzle to form a membrane, solidify the formed membrane, wash and dry the solidified membrane, and optionally a gas separation membrane prepared by heat treatment or coating the dried membrane.
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