KR100596055B1

KR100596055B1 - 기체농축기의 흡착베드

Info

Publication number: KR100596055B1
Application number: KR1020050031327A
Authority: KR
Inventors: 김종부
Original assignee: 주식회사 엔유씨전자
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-07-03

Abstract

본 발명은 기체 중의 특정기체를 농축하는 기체농축기 내부에 설치된 흡착베드에 관한 것으로서, 용기부에 별도의 관통구를 형성하지 않고, 사출에 의해 일체로 형성되는 체크밸브의 일측에 관통구가 형성되도록 한 기체농축기의 흡착베드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드는 공기를 유입하기 위한 흡입구 및 흡입된 공기를 배출하기 위한 배출구가 구비되고 내부에 특정기체를 포집하는 흡착분말이 충진된 두 개의 용기부와, 상기 두 개의 용기부의 배출구와 연결되고 상기 용기부에서 배출된 공기를 모아 외부로 배출하는 외부연장배관을 갖는 공기저장부와, 상기 용기부의 배출구에 설치되며 상기 공기저장부 내의 공기가 상기 용기부로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브와, 상기 체크밸브의 일측에 설치되어 상기 용기부와 공기저장부 사이를 통하도록 연결하는 관통구를 포함한다.

산소, 기체, 농축, 흡착베드, 흡착분말, 제올라이트, 체크밸브

Description

기체농축기의 흡착베드 {ADSORPTION BED OF GAS CONCENTRATOR}

도 1은 일반적인 공기농축기의 개략도.

도 2는 종래 기술에 따른 공기농축기의 흡착베드의 사시도.

도 3은 종래 기술에 따른 공기농축기의 흡착베드의 단면도.

도 4는 종래 기술에 따른 공기농축기의 흡착베드의 일부가 절결된 분해사시도.

도 5는 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드의 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드가 일부 절결된 사시도.

도 8은 도 6의 X-X선의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 흡착베드 52 : 용기부

52a : 마개 52b : 필터

53 : 흡착분말 54 : 흡입구

55 : 스프링 56 : 배출구

58 : 공기저장부 59 : 외부연장배관

60 : 체크밸브 62 : 후크

66 : 삽입홀 66a : 관통구

70 : 밸브수단

본 발명은 기체농축기의 흡착베드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체 중의 특정기체를 농축하는 기체농축기 내부에 설치된 흡착베드에 관한 것이다.

일반적으로 공기는 여러 종류의 기체가 혼합되어 있으며, 이러한 공기 중 특정 기체의 농도를 증가시키기 위해 공기농축기가 사용되다.

도 1은 일반적인 공기농축기의 개략도로서, 종래의 공기농축기는 특정기체를 포집하는 흡착분말이 충진된 흡착베드(10)를 포함하고, 상기 흡착베드(10)에는 진공압을 형성시켜 상기 흡착베드(10) 내의 공기를 배출시키는 에어펌프(20)가 설치된다. 또한, 상기 흡착베드(10)는 두 개의 용기부(12)를 포함하여, 상기 용기부(12)와 에어펌프(20) 사이에는 상기 흡착베드(10) 내의 압력을 일정하게 유지시키기 위한 체크밸브(30)가 설치된다.

한편, 상기 흡착베드(10)의 흡입구 측에는 유입되는 공기의 유로를 가변하기 위한 밸브수단(40)이 설치된다.

도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 공기농축기의 흡착베드의 사시도와 단면도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 공기농축기의 흡착베드의 일부가 절결된 분해사시도이다.

상기 흡착베드(10)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 특정기체를 포집하는 흡착분말(13)이 충진된 두 개의 용기부(12)를 포함한다. 상기 용기부(12)는 공기를 흡입하기 위한 흡입구(14)와, 상기 흡입구(14)에 흡입된 후 상기 흡착분말(13)에 통과된 공기를 배출하기 위한 배출구(16)가 형성된다.

또한, 상기 흡착베드(10)는 각각의 배출구(16)에 상기 용기부(12)에서 배출된 공기를 저장하는 공기저장부(18)가 설치되며, 상기 공기저장부(18)의 일측에는 저장된 공기를 외부로 배출하는 외부연장배관(19)이 설치된다.

또한, 상기 흡착베드(10)는 각각의 용기부(12)를 연결하는 오리피스(P)가 형성되며, 상기 오리피스(P)는 두 개의 용기부(12)에 서로 대응되게 형성된 관통구(16a)와, 상기 공기저장부(18)에 형성되어 각각의 관통구(16a)를 연결하는 미세관(18a)으로 이루어진다.

전술된 공기농축기의 흡착베드(10)는 내부에 충진된 흡착분말(13)이 순환되는 공기 중의 특정기체를 포집하여 다른 기체의 함량을 증가시키는 것으로, 제올라이트와 같이 질소에 대한 포집능력이 있는 흡착분말(13)을 사용하여 순환되는 공기의 산소함량을 증가시킨다.

종래 공기농축기의 작용을 살펴보면, 에어펌프(20)가 작동하면 진공압이 형성되며 공기가 유입된다. 이때, 흡입되는 공기는 흡입유로(22)에 설치된 흡입필터(24)에 의해 이물질이 제거된다. 이와 같이, 이물질이 제거된 공기는 밸브수단(40)을 통해 두 개의 용기부(12) 중 어느 하나의 용기부(12)로 흡입되고, 상기 용기부(12)를 통과하는 과정에서 공기 중의 질소가 흡착분말(13)에 포집된다. 한편, 상기 흡착분말(13)을 통과하며 산소함량이 증가된 공기는 체크밸브(30)를 통과한다.

또한, 다른 한 쪽의 용기부(12)는 에어펌프(20)의 작동시 진공압이 형성되며, 상기 용기부(12) 내의 공기가 빨려나가는 과정에서 흡착분말(13)에 포집된 질소가 탈락되어 외부로 배출된다.

이와 같이, 상기 공기농축기는 한 쪽의 용기부(12)에서 질소를 포집하여 산소량을 증가시키고, 다른 한 쪽의 용기부(12)에서는 포집된 질소를 배출시킨다.

이때, 한 쪽의 용기부(12)의 관통구(16a)로부터 산소의 일부가 배출되며 미세관(18a)을 통해 다른 쪽 용기부(12)의 관통구(16a)로 공급된다. 이와 같이, 다른 쪽 용기부(12)는 상기 관통구(16a)를 통해 공급된 산소에 의해 기류에 관성력이 발생되고, 상기 흡착분말(13)에 포집된 질소의 탈락이 용이해진다.

한편, 상기 흡착베드(10)는 밸브수단(40)에 의해 공기의 순환유로가 바뀌는 과정이 반복되면서, 산소발생 또는 질소탈락이 반복적으로 수행된다. 즉, 한쪽의 용기부(12)에 저장된 흡착분말(13)에는 질소가 포집되는 동안, 다른 한 쪽의 용기부(12)에 저장된 흡착분말(13)에는 잘소가 탈락되는 과정이 반복적으로 수행된다.

이와 같이, 상기 흡착분말(13)의 질소를 탈락시키는 과정에 의해 상기 흡착분말(13)의 흡착능력이 재생된다.

그러나, 종래 기술에 따른 기체농축기의 흡착베드(10)는 질소의 탈락을 위해 공급되는 산소가 두 개의 용기부(12)에 형성된 관통구(16a) 및 미세관(18a)을 통해 공급되므로 구성이 복잡하고, 상기 관통구(16a) 및 미세관(18a)이 정확하게 위치되 지 않을 경우 공기가 잘 유입되지 못하게 되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 종래에는 흡착베드(10)의 공기저장부(18)가 하나의 내부공간을 갖도록 하고, 상기 공기저장부(18)와 연통하는 관통구(16a)가 용기부(12)의 일측에 각각 형성되도록 구조를 개선하였으나, 용기부(12)에 관통구(16a)를 형성하는 구조 등에 있어 아직까지 더욱 개선의 여지가 있다.

따라서, 본 발명은 전술된 종래 기술을 더욱 개선한 것으로서, 용기부에 별도의 관통구를 형성하지 않고, 사출에 의해 일체로 형성되는 체크밸브의 일측에 관통구가 형성되도록 한 기체농축기의 흡착베드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드는 공기를 유입하기 위한 흡입구 및 흡입된 공기를 배출하기 위한 배출구가 구비되고 내부에 특정기체를 포집하는 흡착분말이 충진된 두 개의 용기부와, 상기 두 개의 용기부의 배출구와 연결되고 상기 용기부에서 배출된 공기를 모아 외부로 배출하는 외부연장배관을 갖는 공기저장부와, 상기 용기부의 배출구에 설치되며 상기 공기저장부 내의 공기가 상기 용기부로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브와, 상기 체크밸브의 일측에 설치되어 상기 용기부와 공기저장부 사이를 통하도록 연결하는 관통구를 포함한다.

여기서, 상기 용기부와 공기저장부는 하우징에 의해 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 용기부의 유입되는 공기의 유로를 가변시키기 위해 흡입구에 일 체로 설치된 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드의 사시도와 단면도이다.

본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드(50)는, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 공기를 유입하기 위한 흡입구(54) 및 흡입된 공기를 배출하기 위한 배출구(56)가 구비된 하우징을 포함하며, 상기 하우징 내부는 두 개의 구획으로 분리된 용기부(52)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 용기부(52)는 원통형으로 이루어진 별도의 용기부로 이루어지는 것도 물론 가능하다.

또한, 전술된 두 개의 용기부(52)의 배출구(56)에는 토출된 공기를 저장하는 공기저장부(58)가 설치되며, 상기 공기저장부(58)에는 에어펌프(20)와 연결되어 모아진 공기를 배출하는 외부연장배관(59)이 설치된다.

상기 용기부(52)의 내부에는 특정기체를 포합하는 흡착분말(53)이 충진된다.

상기 흡착분말(53)은 질소에 대한 포집능력이 있는 제올라이트를 포함하며, 에어펌프(도 1에 도시된 20)에 의해 순환되는 공기 중의 질소를 포집하여 토출되는 공기의 산소함량을 증가시킨다.

또한, 상기 용기부(52)의 내부에는 흡착분말(53)이 새는 것을 방지하되 공기가 순환할 수 있도록 다수의 구멍이 형성된 마개(52a)가 설치되고, 상기 마개(52a)와 상기 흡착분말(53) 사이에는 공기 중에 포함된 습기 또는 이물질을 거르기 위한 필터(52b)가 설치된다.

한편, 상기 흡착베드(50)는 장시간 사용된 흡착분말(53)이 분해되며 공극이 발생되고 이에 따라 질소의 포집성능이 저하되므로, 상기 마개(52a)를 가압하기 위한 스프링(55)이 설치된다.

또한, 상기 용기부(52)의 배출구(56)에는 상기 공기저장부(58) 내의 공기가 상기 용기부(52)로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브(60)가 설치된다.

도 7은 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드(50)가 일부 절결된 사시도이다.

상기 체크밸브(60)는 에어펌프(20)에 의해 형성된 약한 진공압에 의해 작동될 수 있도록 얇은 고무막으로 이루어지고, 중앙부에는 상기 용기부(52)에 결합되기 위한 후크(62)가 형성된다. 상기 후크(62)는 용기부(52)에 대응되게 형성된 삽입홀(66)에 끼워지며 고정된다.

한편, 상기 후크(62)에는 상기 공기저장부(58)와 상기 용기부(52)가 서로 통하도록 연결하는 관통구(66a)가 형성된다.

또한, 상기 용기부(52)의 흡입구(54)에는 공기의 유로를 가변시키는 밸브수단(70)이 일체로 형성된다.

도 8은 도 6의 X-X선의 단면도로서, 상기 밸브수단(70)은 흡입유로(도 1에 도시된 22)를 통해 흡입된 공기가 유입되는 제1배관(72)을 포함하고, 상기 제1배관(72)에서 양방향으로 분기되는 제1분기관(73)이 연결된다. 또한, 상기 제1분기관(73)의 양측에는 용기부(52)와 연결되는 솔레노이드 밸브(74)(76)가 연결된다. 상기 솔레노이드 밸브(74)(76)에는 용기부와 연결된 연결구(74a)(76a)가 형성되며, 솔레노이드 구동부(75b)(77b)에 의해 기동되는 플런져(75a)(75b)가 구비된다.

또한, 각각의 솔레노이드 밸브(74)(76)는 하나의 배출유로를 갖는 제2분기관(78)에 의해 연결되고, 상기 제2분기관(78)은 에어펌프(20)와 연결된 제2배관(79)과 연결된다.

전술된 솔레노이드 밸브(74)(76)는 상기 솔레노이드 구동부(75b)(77b)에 전류라 흐를 경우, 양측의 플런져(75a)(77a)가 서로 반대방향으로 이동되며 상기 제1배관(72)과 제1연결구(74a) 및 제2배관(79)과 제2연결구(76a)를 연결한다. 또한, 상기 솔레노이드 밸브(74)(76)는 공급되는 전류의 극성이 바뀔 경우, 상기 플런져(75a)(77a)가 교번적으로 이동하며 제1배관(72)과 제2연결구(76a) 및 제2배관(79)과 제1연결구(74a)를 연결한다.

다음으로 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드(50)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 에어펌프(도 1에 도시된 20)가 작동되면, 흡착베드(50)에 진공압이 형성되며 흡입유로(도 1에 도시된 22)를 통해 공기가 유입된다. 상기 흡입유로로 공급된 공기는 제1배관(72)과 제1분기관(73)을 통해 솔레노이드 밸브(74)(76)로 유입된다. 이때, 상기 솔레노이드 밸브(74)(76)는 인가된 전류에 의해 플런져(75a)(77a)가 이동하며 제1배관(72)과 제1연결구(74a) 및 제2배관(79)과 제2연결구(76a)를 연결하거나, 제1배관(72)과 제2연결구(76a) 및 제2배관(79)과 제1연결구(74a)를 선택적으로 연결한다.

한편, 상기 솔레노이드 밸브(74)(76)를 통해 어느 하나의 용기부(52)에 흡입 된 공기는 흡착분말(53)에 통과되며 질소가 포집되어 산소함량이 증가된 상태로 배출된다. 이때, 상기 용기부(52)에는 에어펌프에 의해 진공압이 형성되므로 체크밸브(60)가 개방된다.

또한, 다른 한 쪽의 용기부(52)는 에어펌프의 작동시 진공압이 형성되며, 상기 용기부(52) 내의 공기가 빨려나가는 과정에서 흡착분말(53)에 포집된 질소가 탈락되어 외부로 배출된다. 이때, 상기 용기부(52)는 상기 체크밸브(60)에 형성된 관통구(66a)를 통해 공기저장부(58) 내의 산소가 공급되고, 이로 인해 통과되는 공기에 관성력이 발생하여 흐름성이 향상되고, 동시에 공급된 산소에 의해 흡착분말(53)이 세정되며 포집된 질소가 쉽게 탈락된다.

한편, 상기 체크밸브(60)는 개폐시 상기 용기부(52) 또는 공기저장부(58) 내의 여분의 공기가 상기 관통구(66a)를 통해 배출되므로 상기 체크밸브(60)가 신속하게 작동된다.

한편, 상기 흡착베드(50)는 밸브수단(40)에 의해 공기의 순환유로가 바뀌는 과정이 반복되면서, 산소발생 또는 질소탈락이 반복적으로 수행된다. 즉, 한쪽의 용기부(52)에 저장된 흡착분말(53)에는 질소가 포집되는 동안, 다른 한 쪽의 용기부(52)에 저장된 흡착분말(53)에는 잘소가 탈락되는 과정이 반복적으로 수행된다.

이와 같이, 상기 흡착분말(53)의 질소를 탈락시키는 과정에 의해 상기 흡착분말(53)의 흡착능력이 재생된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으 며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 기체농축기의 흡착베드는 상기 공기저장실과 용기부를 통하도록 연결하는 관통구가 사출에 의해 일체로 형성되는 체크밸브에 형성되므로 구조가 간단하고, 제조가 용이하여 생산성이 향상된다. 또한, 상기 체크밸브의 개폐시 상기 공기저장실 또는 용기부에 잔류된 공기가 상기 체크밸브에 형성된 관통구를 통해 배출된다. 따라서, 상기 체크밸브의 개폐시 부압이 적게 걸리게 되고, 이로 인해 상기 체크밸브의 개폐가 신속해진다.

Claims

공기를 유입하기 위한 흡입구 및 흡입된 공기를 배출하기 위한 배출구가 구비되고 내부에 특정기체를 포집하는 흡착분말이 충진된 두 개의 용기부와,

상기 두 개의 용기부의 배출구와 연결되고 상기 용기부에서 배출된 공기를 모아 외부로 배출하는 외부연장배관을 갖는 공기저장부와,

상기 용기부의 배출구에 설치되며 상기 공기저장부 내의 공기가 상기 용기부로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브와,

상기 체크밸브의 일측에 설치되어 상기 용기부와 공기저장부 사이를 통하도록 연결하는 관통구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체농축기의 흡착베드.
청구항 1에 있어서,

상기 용기부와 공기저장부는 하우징에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 기체농축기의 흡착베드.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 용기부의 유입되는 공기의 유로를 가변시키기 위해 흡입구에 일체로 설치된 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체농축기의 흡착베드.