KR100360835B1 - 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 3개의 흡착탑과 2개의 공기압축기를 순차적으로 제어함에 의하여 소형경량화하면서도 2탑 1압축기를 2대 사용하는 효율에 상응하는 성능을 발휘할 수 있는 고효율의 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치는 본 장치 1대로 2대의 2탑-1압축기를 대체할 수 있으므로 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 소형경량화가 가능함은 물론 소형이면서도 고효율을 얻을 수 있는 잇점을 지니고 있다. 더욱이, 본 발명의 3탑-2압축기방식은 기존의 2탑-1압축기 제어방식에 비하여 공정주기가 단축되므로 생산속도가 빠를 뿐만 아니라, 단위시간당 생산량도 증대되는 효과를 가지고 있다.

Description

3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치 그 제어방법{A continuous oxygen concentrator with 3 tower-2 compressor and the method thereof}

본 발명은 의료용, 실험용은 물론 산업용도로 두루 사용될 수 있는 범용 산소발생장치에 관한 것으로, 특히 3개의 흡착탑과 2개의 공기압축기를 순차적으로 제어함에 의하여 소형경량화하면서도 2탑 1압축기를 2대 사용하는 효율에 상응하는 성능을 발휘하는 고효율의 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산소발생기는 대기중에서 산소를 분리농축하는 장치로, 이러한 산소발생기의 작동원리는 제올라이트(Zeolite)라 불리는 흡착제가 소정의 기체분자를 흡착시키는 성질을 이용한다. 대기중 약 80%를 차지하는 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 흡착제가 충전된 흡착베드에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 기체는 베드상단 출구로 배출된다. 그럼으로써 이렇게 배출된 기체의 주성분으로 산소를 얻게 된다.

위의 질소흡착과정은 가압기체를 소정의 흡착제를 통과시킴으로써 질소만이 흡착되고 나머지 기체는 통과시켜 공기중의 산소를 분리하여 얻는 과정으로, 이때흡착제인 제올라이트는 질소가 흡착되어 성능이 격감하므로 질소를 그로부터 분리(탈착)하여 원래의 성능을 회복시켜 주어야 된다. 이 과정이 세정과정으로 흡착제에 흡착된 질소를 생산된 산소의 일부를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착제를 세정하여 흡착능을 회복시키게 된다.

종래에 알려진 산소발생장치는 통상 2탑 1압축기방식으로 1대의 공기압축기와 2대의 흡착탑을 사용하였다. 이러한 방식은 각 흡착탑을 교차적으로 압축, 세정하여 농축된 산소를 생산한다. 따라서, 압축하는 시간과 세정하는 시간이 동일하다. 다시 부연설명하면, 위의 산소발생장치는 크게 분류하면 압축단계와 세정단계를 수행하게 되는 데, 이를 좀더 세분하면 저압단계, 고압단계, 제 1이퀄라이저단계, 세정단계, 대기압단계, 제 2이퀄라이저단계의 여섯 단계를 거치게 된다. 여기서, 첫번째 과정인 저압단계는 탑의 압력을 높이는 단계이고, 그 다음 고압단계는 농축산소를 생산하는 단계이고, 제 1이퀄라이저단계는 농축산소중 일부를 대기압상태인 탑으로 보내어 초기압력을 높여주는 단계이고, 세정단계는 압력을 떨어뜨리면서 질소를 배출하는 단계이고, 대기압단계는 세정된 상태에서 약간 정체하는 단계이고, 제 2이퀄라이저단계는 가압하기 전에 다른 흡착탑으로부터 농축된 산소를 받아들여서 초기압력을 상승시키는 단계이다.

위와 같은 기존의 방식은 너무 많은 과정을 거쳐 산소생산이 이루어지기 때문에 효율이 떨어졌다. 특히, 대기압단계의 불필요한 과정을 필수적으로 거치므로 시간낭비등으로 인한 효율저하가 매우 컸다. 또한, 1대의 공기압축기와 2대의 흡착탑을 장착하고 있으므로 산소생산량에 비하여 부피가 크고 중량이 무거운 단점도있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 3개의 흡착탑과 2개의 공기압축기를 순차적으로 제어함에 의하여 2탑 1압축기를 2대 사용하는 효율에 상응하는 성능을 발휘함으로써 소형경량화하면서도 고효율을 얻을 수 있는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 연속산소발생장치를 효과적으로 제어하여 고효율의 농축산소를 얻는 연속산소발생제어방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치의 개략적인 구성을 보여주는 블럭도,

도 2는 본 장치에서 각 탑의 시간별 압력응답특성 및 운전단계별 특성을 나타낸 도표,

도 3은 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치의 실시예를 나타낸 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

100,110 : 제 1,제 2공기압축기 120 : 배출소음기

200,210,220 : 제 1,제 2,제 3흡착탑 300 : 공기흐름제어밸브부

310 : 제 1솔레노이드밸브 320 : 제 2솔레노이드밸브

330 : 배기밸브 400 : 이퀄라이저밸브부

410 : 제 1오리피스 412 : 제 1체크밸브

420 : 제 2오리피스 422 : 제 2체크밸브

430 : 제 3오리피스 432 : 제 3체크밸브

440 : 제 1이퀄라이저밸브 450 : 제 2이퀄라이저밸브

460 : 제 3이퀄라이저밸브 500 : 저장탱크

502 : 제 1역류방지체크밸브 504 : 제 2역류방지체크밸브

506 : 제 3역류방지체크밸브 510 : 압력조절기

520 : 유량계 600 : 제어부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치는 외부공기를 유입시켜 농축산소를 생산하는 산소발생장치에 있어서, 외부공기를 흡입하여 압축공기를 생산출력하는 2대의 제 1,제 2공기압축기; 상기 제 1,제 2공기압축기들의 압축공기를 공정에 따라 선택적으로 공급통제하는 공기흐름제어밸브부; 상기 공기흐름제어밸브부로부터 공정에 필요한 공기를 선택적으로 공급받아 저압,고압,세정이 한 사이클을 이루면서 농축산소를 생산하는 3대의 제 1,제 2,제 3흡착탑; 상기 제 1,제 2,제 3흡착탑중 어느 일측흡착탑에서 생산된 농축산소를 세정에 필요한 흡착탑으로 공급하는 한편 초기압을 필요로 하는 흡착탑으로 공급하여 세정 및 가압효율을 상승시키는 이퀄라이저밸브부; 상기 이퀄라이저밸브부와 상기 공기흐름제어밸브부 및 상기 공기압축기들을 제어하여 해당 공정이 순차적으로 진행되도록 통제하는 제어부; 및 상기 흡착탑들에서 생산된 산소를 저장했다가 필요시 사용자에게 공급하는 저장탱크를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 통한 연속산소발생제어방법은 제 1항 내지 제 6항의 연속산소발생장치를 제어하여 연속적으로 산소를 생산하는 방법에 있어서, 제 1공기압축기로부터 제 1솔레노이드밸브를 통해 제 1흡착탑에 압축공기를 공급하여 고압상태를 진행하고, 제 2공기압축기는 제 2솔레노이드밸브를 통해 제 2흡착탑에 압축공기를 공급하여 저압상태를 진행하는 한편, 제 3흡착탑은 세정단계를 진행하며, 공정의 끝부분에 고압상태인 제 1흡착탑으로부터 세정단계인 제 3흡착탑으로 농축산소를 공급하는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 1단계; 제 1흡착탑은 세정을 하고, 제 2흡착탑은 제 1솔레노이드밸브를 통해 제 1공기압축기로부터 압축공기를 공급받아 고압상태로 진행하여 농축산소를 생산하며, 제 3흡착탑은 제 2공기압축기에 의해 압축공기를 공급받아 저압단계로 진행하며, 이 상태의 끝부분에서 고압상태에 있는 제 2흡착탑으로부터 세정상태에 있는 제 1흡착탑으로 농축산소를 유동시키는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 2단계; 및 세정을 마친 제 1흡착탑은 제 1공기압축기로부터 생산된 압축공기를 제 1솔레노이드밸브를 통해 공급받아 저압상태로 진행하고, 제 2흡착탑은 세정단계로 진행하며, 제 3흡착탑은 제 2공기압축기에 의해 고압상태로 진행하며, 이 상태의 끝부분에서는 고압인 제 3흡착탑으로부터 세정단계인 제 2흡착탑으로 농축산소를 보내는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 3단계가 사이클을 이루고 연속적으로 반복되며 농축산소를 생산하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치의 개략적인 구성을 보여주는 블럭도이다. 특히, 본 도면에서는 구성요소들의 작용관계를 이해하기 용이하도록 공기흐름은 실선으로 그리고 제어신호는 점선으로 표시하고 있다.

도시한 바와 같이, 본 장치는 외부의 공기를 흡입하여 압축공기를 생산하는 2대의 제 1,제 2공기압축기(100,110)를 구비하고 있다. 이 제 1,제 2공기압축기(100,110)로부터 압축공기를 공급받아 농축산소를 생산출력하는 3대의 제 1,제 2,제 3흡착탑(200,210,220)을 구비하고 있으며, 공기압축기들(100,110)로부터 출력되어 흡착탑들(200,210,220)로 유입되는 압축공기를 통제하는 공기흐름제어밸브부(300)를 구비하고 있다. 또한, 흡착탑들(200,210,220)에서 생산된 농축산소들을 이퀄라이저단계에서 대상흡착탑으로 공급통제하는 이퀄라이저밸브부(400)도 구비하고 있다.

본 장치는 위의 흡착탑들(200,210,220)로부터 출력된 농축산소를 저장하기 위한 저장탱크(500)를 구비하고 있으며, 이 저장탱크(500)에 저장된 농축산소를 사용자에게 적합한 압력으로 조절하여 공급하는 압력조절기(510) 및, 압력조절기(510)를 통해 출력되는 농축산소를 일정량으로 토출할 수 있도록 조절하는 유량계(520)를 구비하고 있다. 또한, 위의 2대의 공기압축기들(100,110)과 공기흐름제어밸브부(300) 및 이퀄라이저밸브부(400)를 제어하는 제어부(600)도 구비하고 있다. 이상의 구성요소들에 대한 보다 상세한 설명은 도 3를 참조하면서 후술하기로 한다.

도 2는 본 장치에서 각 탑의 시간별 압력응답특성 및 운전단계별 특성을 나타낸 도표로, 여기서 제 1흡착탑은 실선으로 제 2흡착탑은 일점쇄선으로 그리고 제 3흡착탑은 점선으로 표시하였다.

흡착탑들의 농축산소생산공정은 3개의 과정이 한 사이클을 이루고 반복되는 데, 실선으로 나타낸 바와 같이 제 1흡착탑은 Ⅰ단계의 저압단계, Ⅱ단계의 고압단계, Ⅲ단계의 세정단계가 1사이클을 이루며 연속적으로 수행되게 된다. 물론, 이때 제 2흡착탑은 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 Ⅱ단계에서 사이클이 시작되며 저압단계를 시작하여 Ⅲ,Ⅳ단계를 거치며 고압, 세정이 이루어지게 된다. 물론, 제 3흡착탑도 제 2흡착탑보다 1단계가 늦게 사이클이 시작되어 연속적으로 저압, 고압, 세정의 단계를 거치게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치의 실시예를 나타낸 구성도이다. 여기서는 설명의 편의상 공기흐름은 실선으로 그리고 제어신호는 점선으로 표시하였다.

본 장치는 2개의 제 1,제 2공기압축기(100,110)를 구비하고 압축공기를 생산하게 된다. 이 압축공기는 공기흐름제어밸브부(300)에 의해 단속되어 제 1,제 2,제 2흡착탑들(200,210,220)로 공급되어 농축산소를 생산하게 된다. 이때, 3개의 흡착탑들(200,210,220)은 어느 하나가 저압단계에 있으면, 다른 하나는 고압단계에 그리고, 나머지 하나는 세정단계에 있게 된다. 이같이 서로 다른 과정에 있는 흡착탑들(200,210,220)은 저압,고압,세정의 사이클이 순환되면서 농축산소를 생산하게 된다. 즉, 제 1흡착탑을 예를 들어 설명하면, 제 1흡착탑(200)은 고압과정을거친후 세정과정 그리고 저압과정을 연속적으로 수행하여 농축산소를 연속적으로 생산하게 된다.

전술한 공기흐름제어밸브부(300)는 제 1공기압축기(200)와 연결된 제 1솔레노이드밸브(310)와, 제 2공기압축기(210)와 연결된 제 2솔레노이드밸브(320)로 구성되어 있으며, 세정과정에서 흡착탑으로부터 배출되는 공기를 배출소음기(120)를 통해 외부로 배출되도록 직동식의 배기밸브(330)를 마련하고 있다. 위의 제 1,제 2솔레노이드밸브(310,320)는 5포트 2위치밸브로, 제 1솔레노이드밸브(310)는 제 1,제 2흡착탑(200,210)과 연결되어 있으며, 제 2솔레노이드밸브(320)는 제 2,제 3흡착탑(210,220)과 연결되어 있다. 특히, 제 1솔레노이드밸브(310)는 제 1위치(A)에서 제 1공기압축기(100)로부터의 압축공기가 제 1흡착탑(200)으로 유입되며, 제 2위치(B)에서는 제 2흡착탑(210)으로 유입되게 한다. 또한, 제 2솔레노이드밸브(320)는 제 1위치(A)에서 제 2공기압축기(110)의 압축공기가 제 2흡착탑(210)으로 공급되게 하며, 제 2위치(B)에서는 제 3흡착탑(220)으로 공급되게 된다.

제 1,제 2,제 3흡착탑(200,210,220)에서 생산된 농축산소는 이퀄라이저밸브부(400)를 거쳐 저장탱크(500)에 축적되게 된다. 이때, 이퀄라이저밸브부(400)는 고압상태에 있는 흡착탑으로부터 세정상태에 있는 흡착탑으로 저장탱크(500)로 가는 농축산소중 일부를 회수하여 공급함으로써 가압초기의 압력을 상승시키는 기능을 수행한다.

이 이퀄라이저밸브부(400)는 제 1흡착탑(200)에서 제 3흡착탑(220)으로 세정에 필요한 농축산소를 공급하는 제 1오리피스(410)와 제 1체크밸브(412)가 직결되어 배치되어 있으며, 제 3흡착탑(220)에서 제 2흡착탑(210)으로는 제 2오리피스(420)와 제 2체크밸브(422)가 쌍을 이루고 구성되어 있으며, 제 2흡착탑(210)과 제 1흡착탑(200) 사이에는 제 3오리피스(430)와 제 3체크밸브(432)가 설치되어 있다. 이때, 체크밸브들(412,422,432)은 이송되는 농축산소의 역류를 방지하는 기능을 수행한다. 또한, 이퀄라이저밸브부(400)에는 초기압력을 상승시키는 데 필요한 산소를 단속공급하는 제 1,제 2,제 3이퀄라이저밸브들(440,450,460)을 구비하고 있는 데, 제 1이퀄라이저밸브(440)는 제 1흡착탑(200)과 제 3흡착탑(220) 사이에 설치되어 있으며, 제 2이퀄라이저밸브(450)는 제 3흡착탑(220)과 제 2흡착탑(210) 사이에 그리고, 제 3이퀄라이저밸브(460)는 제 2흡착탑(210)과 제 1흡착탑(200) 사이에 설치되어 있다.

전술한 제 1,제 2,제 3흡착탑(200,210,220)에서 생산된 농축산소들은 저장탱크(500)에 저장되었다가 필요시 압력조절기(510)를 거쳐 압력이 일정하게 조절된 후, 유압계(520)를 통해 일정량으로 사용자에게 공급되게 된다. 물론, 제 1,제 2,제 3흡착탑(200,210,220)과 저장탱크(500) 사이에는 각각 흡착탑들(200,210,220)에서 생산되어 공급되는 농축산소들이 역류하지 않도록 제 1,제 2,제 3역류방지체크밸브들(502,504,506)이 개재되어 있다.

위에 설명한 공기흐름제어밸브부(300) 및 이퀄라이저밸브부(400)의 밸브들과 공기압축기들(100,110)은 제어부(600)에 의해 제어되게 농축산소를 생산하게 된다.

이제, 본 장치의 동작에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 3은 본 장치의일사용례를 보여주고 있는 것으로, 제 1흡착탑은 고압상태이고, 제 2흡착탑은 저압상태이며, 제 3흡착탑은 세정상태에 있는 것을 나타내고 있다. 이제부터는 이 상태를 시작으로 본 장치의 농축산소생산사이클에 대해 상세히 설명한다.

도면에 도시한 상태를 시점으로 설명하면, 첫번째 공정에서는 제 1공기압축기(100)로부터 제 1흡착탑(200)에 제 1솔레노이드밸브(310)를 통해 압축공기를 공급하여 고압상태에 이르게 된다. 그리고, 제 2공기압축기(110)는 제 2솔레노이드밸브(320)를 통해 압축공기를 제 2흡착탑(210)에 공급하여 저압상태를 유지하게 된다. 이때, 제 3흡착탑(220)은 세정단계에 있게 되는 데, 세정에 따른 질소배출은 제 2솔레노이드밸브(320) 및 배기밸브(330)를 경유하고 배출소음기(120)를 거쳐 소음되어 외부로 배기되게 된다. 위의 제 1,제 2솔레노이드밸브(310,320)는 제 1위치(A)에 있게 되며, 이 상태에서 제 1흡착탑(200)은 고압상태로 농축산소를 생산하고 있는 과정이고, 제 2흡착탑(210)은 가압상태중에서도 저압상태로 압력이 상승하고 있는 상태이다. 이 상태의 끝부분에서 이퀄라이저과정이 수행되는 데, 이퀄라이저과정은 고압상태에 있는 흡착탑에서 세정상태에 있는 흡착탑으로 농축산소를 일정량 공급하여 압력평형상태를 유도하는 것으로, 본 상태에서는 고압상태에 있는 제 1흡착탑(200)에서 세정상태에 있는 제 3흡착탑(220)으로 농축산소를 공급하게 된다. 이때, 농축산소를 공급하는 쪽인 제 1흡착탑(200)은 제 1이퀄라이저과정을 그리고, 농축산소를 공급받는 쪽인 제 3흡착탑(220)은 제 2이퀄라이저과정을 수행하는 것이 된다. 이러한 제 1,제 2이퀄라이저단계는 동시에 일어나며, 공급자와 수급자의 관점에 의해 제 1,제 2이퀄라이저단계로 분류된다. 물론, 이퀄라이저단계는 이퀄라이저밸브부(400)에 의해 수행되는 데, 그에 대해 보다 상세히 설명하면 고압상태로 농축산소를 생산하고 있는 제 1흡착탑(200)은 제 1오리피스(410)와 제 1체크밸브(412)를 경유하여 저장탱크(500)로 가는 농축산소의 일부를 제 3흡착탑(220)으로 보내 세정과정에 있는 제 3흡착탑(220)내의 흡착제로부터 질소탈착을 돕는다. 특히, 제 3흡착탑(220)의 세정끝부분에 제 1이퀄라이저밸브(440)를 개방하여 제 1흡착탑(200)에서 농축이 덜된 산소를 제 3흡착탑(220)으로 보내 다시 완전한 농축산소로 제조하게 된다. 물론, 이 산소의 공급으로 인해 가압단계로 들어가는 제 3흡착탑(220)은 초기압력을 형성하여 가압을 신속하게 수행하게 된다.

두번째 공정에서는 제어부(600)에 의해 제 1,제 2솔레노이드밸브(310,320)가 제 2위치(B)로 전환되며 배기밸브(330)는 폐쇄되게 된다. 따라서, 첫번째 공정을 마치고 제 1흡착탑(200)은 세정을 하게 되고, 제 2흡착탑(210)은 제 1솔레노이드밸브(310)를 통해 제 1공기압축기(100)로부터 압축공기를 공급받아 고압상태로 진행하여 농축산소를 생산하게 된다. 그리고, 제 3흡착탑(220)은 제 2공기압축기(110)에 의해 압축공기를 공급받아 저압단계로 진행하게 된다. 이 상태의 끝부분에서도 이퀄라이저단계가 수행되며, 이때 반드시 고압상태에 있는 제 2흡착탑(210)으로부터 세정상태에 있는 제 1흡착탑(200)으로 농축산소를 유동시키게 된다. 이를 위해서, 제 3오리피스(430)와 제 3체크밸브(432)를 통하여 고압상태에서 농축산소를 생산하고 있는 제 2흡착탑(210)으로부터 생산된 농축산소중 일부를 제 1흡착탑(200)으로 보내 세정을 돕게 되며, 그 끝부분에 제 3이퀄라이저밸브(460)를 개방하여 농축이 덜된 산소를 제 1흡착탑(200)으로 보내 초기압력을 형성하여 가압이 신속히이루어지게 한다.

세번째 공정에서는 제 1솔레노이드밸브(310)는 제 1위치(A)로 복귀하고 제 2솔레노이드밸브(320)는 제 2위치(B)를 그대로 유지하게 되며, 배기밸브(330)는 개방상태로 전환된다. 따라서, 세정을 마친 제 1흡착탑(200)은 제 1공기압축기(100)로부터 생산된 압축공기를 제 1솔레노이드밸브(310)를 통해 공급받아 저압상태로 진행한다. 그리고, 제 2흡착탑(210)은 세정단계로 진행하여 질소를 제 2솔레노이드밸브(320) 및 배기밸브(330)를 경유하여 배출소음기(120)로 소음시켜 외부로 배출하게 된다. 또한, 제 3흡착탑(220)은 제 2공기압축기(110)에 의해 고압상태로 진행하여 농축산소를 생산하게 된다. 이 상태의 끝부분에서도 이퀄라이저단계가 일어나는 데, 고압인 제 3흡착탑(220)으로부터 세정단계인 제 2흡착탑(210)으로 농축산소를 보내게 된다. 즉, 제 3흡착탑(220)에서는 제 1이퀄라이저과정이 그리고 제 2흡착탑(210)에서는 제 2이퀄라이저과정이 수행되게 된다. 물론, 이것도 제 3흡착탑(220)과 제 2흡착탑(210) 사이에 설치된 제 2오리피스(420)와 제 2체크밸브(422)를 거쳐 세정에 필요한 농축산소를 공급하고, 제 2이퀄라이저밸브(450)를 통해 농축이 덜된 산소를 세정끝부분에 있는 제 2흡착탑(210)으로 보내 가압시 초기압력을 형성하게 한다.

이상과 같은 공정들을 거치면서 각 흡착탑들(200,210,220)에서 생산된 농축산소는 각각 제 1,제 2,제 3역류방지체크밸브(502,504,506)를 통해 저장탱크(500)에 저장되고, 사용자는 이것을 압력조절기(510) 및 유량계(520)를 통해 적정압력과 적정량으로 산소를 공급받아 사용하게 된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치는 3개의 흡착탑과 2개의 공기압축기를 순차적으로 제어함에 의하여 2탑 1압축기를 2대 사용하는 효율에 상응하는 성능을 발휘할 수 있다. 이로 인하여, 본 장치 1대로 2대의 2탑-1압축기를 대체할 수 있으므로 원가를 절감할 수 있는 효과를 가지고 있다. 또한, 소형경량화가 가능함은 물론 소형이면서도 고효율을 얻을 수 있는 잇점도 지니고 있다. 더욱이, 본 발명의 3탑-2압축기방식은 기존의 2탑-1압축기 제어방식에 비하여 공정주기가 단축되므로 생산속도가 빠를 뿐만 아니라, 단위시간당 생산량도 증대되는 장점을 가지고 있다.

Claims (10)

1. 외부공기를 유입시켜 농축산소를 생산하는 산소발생장치에 있어서,

   외부공기를 흡입하여 압축공기를 생산출력하는 2대의 제 1,제 2공기압축기;

   상기 제 1,제 2공기압축기들의 압축공기를 공정에 따라 선택적으로 공급통제하는 공기흐름제어밸브부;

   상기 공기흐름제어밸브부로부터 공정에 필요한 공기를 선택적으로 공급받아 저압,고압,세정이 한 사이클을 이루면서 농축산소를 생산하는 3대의 제 1,제 2,제 3흡착탑;

   상기 제 1,제 2,제 3흡착탑중 어느 일측 흡착탑에서 생산된 농축산소를 세정에 필요한 흡착탑으로 공급하는 한편 초기압을 필요로 하는 흡착탑으로 공급하여 세정 및 가압효율을 상승시키는 이퀄라이저밸브부;

   상기 이퀄라이저밸브부와 상기 공기흐름제어밸브부 및 상기 공기압축기들을 제어하여 해당 공정이 순차적으로 진행되도록 통제하는 제어부; 및

   상기 흡착탑들에서 생산된 산소를 저장했다가 필요시 사용자에게 공급하는 저장탱크를 포함하는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공기흐름제어밸브부는 상기 제 1,제 2공기압축기와 각각 연결되어 상기 제 1,제 2,제 3흡착탑에 압축공기를 선택적으로 공급하는 제 1,제 2솔레노이드밸브와, 상기 제 1,제 2솔레노이드밸브와 연결되어 세정시 발생되는 질소를 외부로 배기하는 배기밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1,제 2솔레노이드밸브는 5포트2위치 밸브이고, 상기 배기밸브는 유로를 개폐하는 직동식 밸브인 것을 특징으로 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 이퀄라이저밸브부는 제 1흡착탑에서 제 3흡착탑으로, 제 3흡착탑에서 제 2흡착탑으로 그리고, 제 2흡착탑에서 제 1흡착탑으로 세정에 필요한 농축산소를 공급하는 오리피스들과 이와 쌍을 이루고 직렬로 연결된 체크밸브들 및, 쌍을 이룬 상기 오리피스들 및 체크밸브들과 병렬로 연결되어 농축이 덜된 산소를 가압초기에 공급하여 초기압력을 상승시키는 이퀄라이저밸브들로 구성된 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 쌍을 이룬 오리피스와 체크밸브는 상기 제 1흡착탑과 상기 제 3흡착탑에 연결되어 세정에 필요한 농축산소를 공급하는 제 1오리피스 및 제 1체크밸브와, 상기 제 3흡착탑과 상기 제 2흡착탑에 연결되어 세정에 필요한 농축산소를 공급하는 제 2오리피스와 제 2체크밸브 및, 상기 제 2흡착탑과 상기 제 1흡착탑에 연결되어 세정에 필요한 농축산소를 공급하는 제 3오리피스와 제 3체크밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 이퀄라이저밸브들은 상기 제 1흡착탑과 상기 제 3흡착탑 사이에 연결되어 농축산소를 단속공급하는 제 1이퀄라이저밸브와, 상기 제 3흡착탑과 상기 제 2흡착탑 사이에 연결되어 농축산소를 단속공급하는 제 2이퀄라이저밸브 및, 상기 제 2흡착탑과 상기 제 1흡착탑 사이에 연결되어 농축산소를 단속공급하는 제 3이퀄라이저밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치.
7. 제 1항 내지 제 6항의 연속산소발생장치를 제어하여 연속적으로 산소를 생산하는 방법에 있어서,

   상기 제 1공기압축기로부터 상기 제 1솔레노이드밸브를 통해 상기 제 1흡착탑에 압축공기를 공급하여 고압상태를 진행하고, 상기 제 2공기압축기는 상기 제 2솔레노이드밸브를 통해 상기 제 2흡착탑에 압축공기를 공급하여 저압상태를 진행하는 한편, 상기 제 3흡착탑은 세정단계를 진행하며, 공정의 끝부분에 고압상태인 상기 제 1흡착탑으로부터 세정단계인 상기 제 3흡착탑으로 농축산소를 공급하는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 1단계;

   상기 제 1흡착탑은 세정을 하고, 상기 제 2흡착탑은 상기 제 1솔레노이드밸브를 통해 상기 제 1공기압축기로부터 압축공기를 공급받아 고압상태로 진행하여 농축산소를 생산하며, 상기 제 3흡착탑은 상기 제 2공기압축기에 의해 압축공기를 공급받아 저압단계로 진행하며, 이 상태의 끝부분에서 고압상태에 있는 상기 제 2흡착탑으로부터 세정상태에 있는 상기 제 1흡착탑으로 농축산소를 유동시키는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 2단계; 및

   세정을 마친 상기 제 1흡착탑은 상기 제 1공기압축기로부터 생산된 압축공기를 상기 제 1솔레노이드밸브를 통해 공급받아 저압상태로 진행하고, 상기 제 2흡착탑은 세정단계로 진행하며, 상기 제 3흡착탑은 상기 제 2공기압축기에 의해 고압상태로 진행하며, 이 상태의 끝부분에서는 고압인 상기 제 3흡착탑으로부터 세정단계인 상기 제 2흡착탑으로 농축산소를 보내는 이퀄라이저단계를 수행하는 제 3단계를 포함하고, 상기 단계들이 하나의 사이클을 이루면서 연속적으로 반복되며 농축산소를 생산하는 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 통한 연속산소발생제어방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1단계는 상기 제 1,제 2솔레노이드밸브를 제 1위치(A)로 구동하여 각각 상기 제 1,제 2흡착탑에 상기 제 1,제 2공기압축기의 압축공기를 공급하는 한편, 상기 제 1흡착탑에서 출력된 농축산소는 상기 제 1오리피스와 제 1체크밸브를 경유하여 상기 제 3흡착탑으로 공급되고, 상기 제 1이퀄라이저밸브가 개방되어 상기 제 1흡착탑에서 산소를 상기 제 3흡착탑으로 공급하여 제 3흡착탑의 초기압력을 형성하는 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 통한 연속산소발생제어방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 제 2단계는 상기 제 1,제 2솔레노이드밸브를 제 2위치(B)로 전환하고 상기 배기밸브는 폐쇄하여 상기 제 2,제 3흡착탑에 상기 제 1,제2공기압축기의 압축공기를 공급하는 한편, 상기 제 2흡착탑에서 출력된 농축산소는 상기 제 3오리피스와 제 3체크밸브를 경유하여 상기 제 1흡착탑으로 공급되고, 상기 제 3이퀄라이저밸브가 개방되어 상기 제 2흡착탑에서 산소를 상기 제 1흡착탑으로 공급하여 제 1흡착탑의 초기압력을 형성하는 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 통한 연속산소발생제어방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 제 3단계에서는 상기 제 1솔레노이드밸브는 제 1위치(A)로 복귀하고 상기 제 2솔레노이드밸브는 제 2위치(B)를 그대로 유지하게 되며, 상기 배기밸브는 개방상태로 전환되어 상기 제 1,제 3흡착탑은 상기 제 1,제 2공기압축기로부터 각각 압축공기를 공급받는 한편, 상기 제 3흡착탑에서 출력된 농축산소는 상기 제 2오리피스와 제 2체크밸브를 경유하여 상기 제 2흡착탑으로 공급되고, 상기 제 2이퀄라이저밸브가 개방되어 상기 제 3흡착탑에서 산소를 상기 제 2흡착탑으로 공급하여 제 2흡착탑의 초기압력을 형성하는 것을 특징으로 하는 3탑-2압축기를 통한 연속산소발생제어방법.