KR100715016B1

KR100715016B1 - 중·저순도 산소농축장치

Info

Publication number: KR100715016B1
Application number: KR1020050094882A
Authority: KR
Inventors: 이태수; 김민정; 최윤순; 김정훈
Original assignee: 주식회사 옥서스
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2007-05-25

Abstract

개시된 내용은 압축기의 압축공기를 고순도의 산소와 혼합하여 중·저순도 산소를 얻는 중·저순도 산소발생장치에 관한 것이다.

그 중·저순도 산소농축장치는,

대기중의 공기를 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기를 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130a,b)에 교호로 제어되면서 공급되고, 흡착탑(130a,b)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(150)에서 저장시켜 유출밸브(170)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(160)를 통하여 세정단계의 흡착탑(130)으로 궤환시켜 대기중에 배기토록하는 압력순환흡착방식의 산소농축부(100); 및 상기 산소농축부(100)의 출력단과 상기 압축기(110)사이에 유량조절기(210)와 압력조절기(220)를 연결한 압축공기라인(200)을 포함하며, 상기 압축공기라인(200)에 2포트 솔레노이드밸브(230)를 더 포함하여 고순도산소와 혼합산소의 전화 및 제어가 이루어지는 특징을 가지며, 압축공기를 산소농축부의 농축산소와 혼합하여 중·저순도의 산소를 얻는 중·저순도 산소농축장치를 제공한다.

농축산소, 산소농축장치, 중·저순도.

Description

중·저순도 산소농축장치{Gas concentration apparatus for middle and low grade oxygen}

도 1은 종래 중·저순도 산소를 얻기 위한 산소농축장치의 개략도면이고,

도 2는 본 발명 중·저순도 산소농축장치의 제 1실시예의 개략 도면이며,

도 3은 본 발명 중·저순도 산소농축장치의 제 2실시예의 개략 도면이고,

도 4는 본 발명 중·저순도 산소농축장치의 제 3실시예의 개략 도면이고,

도 5a는 종래 중·저순도 산소농축장치의 토출 유량의 압력변화를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명 중·저순도 산소농축장치의 토출 유량의 압력변화를 나타내는 그래프이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100:산소농축부, 110: 압축기, 120:제1솔레노이드밸브, 200:압축공기라인,

210:유량조절기, 220:압력조절기, 230:2포트 솔레노이드밸브,

본 발명은 중·저순도 산소농축장치(산소발생기 혹은 산소농축장치라고도 하며, 이하에서는 산소농축장치라 함)에 관한 것으로, 정상 농축과정을 통한 농축산소에 압축공기를 혼합하여 농축산소를 희석하여 배출하는 중·저순도 산소농축장치에 관한 것이다.

압력순환흡착(Pressure Swing Adsorption, 이하 PSA라 약함)을 이용한 산소농축장치는 두개의 흡착베드(이하 흡착탑이라고 함)가 서로 교대로 반복하여 약흡착질의 농축과 강흡착질의 세정을 반복하는 방식(두 개의 흡착베드타입을 말하며, 이하에서는 복탑방식이라고 함)에 의하여 압력에 따라 흡착제에 흡착되는 기체의 흡착량의 차이를 이용하여 산소를 분리,농축하는 장치이다.

압력순환흡착방식의 산소농축장치는 대기중의 공기가 흡입되는 입구측에 설치되어 흡입공기를 여과하기 위한 흡기필터와, 흡입시의 소음을 방지하는 흡기소음기와, 흡입된 공기를 소정압력으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기를 교대로 분배하기 위하여 두개의 분기라인으로 연결되고 내부에 소정의 질소 흡착수단을 내설하여 질소를 흡착하기 위한 복수의 흡착탑과, 토출되는 산소의 압력을 저압으로 유지시켜주는 레귤레이터와, 일정량의 농축산소를 공급하기 위한 니들 밸브, 내부의 질소 세정시 발생하는 소음을 방지하는 배기소음기와, 상기 복수의 흡착탑 하부에 설치한 5/3솔레노이드 밸브와,상기의 솔레노이드밸브들과 공기 압축기등의 개폐작동을 제어하기 위한 제어장치로 이루어진다.

종래에 상기한 압력순환흡착 공정의 산소농축장치만으로 순도 50%이하의 제품가스를 얻고자 하면 내부 흡착제 오염이 빨리 진행되고, 장치의 수명이 현저히 감소하여 일정기간 사용후 장치의 재사용이 불가능할 정도였다.

이에 종래의 산소순도 50%이하의 중·저순도 산소가 필요로 할 경우에는 고 순도의 산소농축장치와 별도의 공기펌프를 추가하여 혼합하는 방식을 통하여 중·저순도 산소를 얻거나 첨부 도면 1과 같이 산소발생장치를 구성하여 사용하였다.

이러한 중·저순도 산소산소를 얻기 위한 산소농축장치는 유량 변동이 심한 문제점이 있었고, 부품수가 증가하였으며, 제품비용이 증가되는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 종래 산소농축장치가 갖는 상기한 문제점을 감안하여 유량변동이 적고, 부품수도 줄어들고, 제품의 단가도 낮출 수 있는 중·저순도의 산소기체를 제공하기 위한 산소농축장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은 압축기를 통한 압축공기를 고순도의 산소와 혼합하여 중·저순도의 혼합 산소를 생산하고자 하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 것에 있어서, 압축공기를 유량조절기와 압력조절기로서 조절하므로서 유량 변화를 줄여 안정적으로 혼합산소를 얻을 수 있는 중·저순도의 산소농축장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 있어서, 압축공기를 솔레노이드로서 압축공기의 혼합량을 개폐제어하게 되어 그 혼합비율의 조절이 가능해지는 중·저순도의 산소농축장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중·저순도 산소농축장치는,

대기중의 공기를 압축기를 통하여 소정압력의 고압공기를 제 1솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 교호로 제어되면서 공급되고, 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시켜 유출밸브를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 대기중에 배기토록하는 압력순환흡착방식의 산소농축부; 및 상기 압축기와 상기 산소농축부의 저장탱크 사이에 압력조절기를 포함하여, 고순도농축산소와 압축공기를 혼합함에 있어 압력조절기로서 압력이 조절되게 하여 중·저순도의 산소를 원활하게 얻는 특징이 있다.

상기한 본 발명에 따른 중·저순도 산소농축장치의 상기 압축공기라인에는 유량조절기와 압력조절기를 더 구비함이 바람직하다.

상기한 본 발명에 따른 중·저순도 산소농축장치의 상기 산소농축부의 2포트 솔레노이드밸브를 더 포함하여 압축공기와 혼합공기의 개폐상태를 제어함이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.

첨부 도면중 도 2는 본 발명의 산소농축장치를 나타내는 제 1실시예의 개략도면이다.

이 도면에 따르는 본 발명 중·저순도 산소농축장치는 크게 산소농축부(100) 와, 압축공기라인(200)으로 이루어진다.

먼저 산소농축부(100)는,

대기중의 공기를 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130a,b)에 교호로 제어되면서 공급되고, 한쌍의 흡착탑(130a,b)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(150)에서 저장되었다가 레귤레이터(180)를 거쳐 유출밸브(170)을 통하여 조절되어 유출됨과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(160)를 통하여 세정단계의 흡착탑(130a,b)으로 궤환시켜 대기중에 배기토록하는 압력순환흡착방식으로 이루어진다.

압축공기라인(200)에는 상기 산소농축부(100)의 출력단과 상기 압축기(110)사이에 유량조절기(210)와 압력조절기(220)를 연결하여서 된다.

이와같은 본 발명 중·저순도 산소농축장치는 상기 산소농축부의 유출밸브(170)와 상기 압축공기라인(200)을 통하여 혼합하므로서 중·저순도의 산소를 얻게된다.

삭제

첨부 도면중 도 3은 본 발명의 산소농축장치를 나타내는 제 2실시예의 개략도면이다.

한편, 본 발명 중·저순도 산소농축장치는 상기와 동일하게 대기중의 공기를 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130a,130b)에 교호로 제어되면서 공급되고, 흡착탑(130a,130b)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(150)에서 저장시켜 유출밸브(170)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(160)를 통하여 세정단계의 흡착탑(130a,130b)으로 궤환시켜 대기중에 배기토록하는 압력순환흡착방식의 산소농축부(100)를 이루되, 여기에 2포트 솔레노이드밸브(230)를 결합하여 고순도산소와 혼합산소의 전화 및 제어가 이루어지도록 하여 중·저순도의 산소를 얻게 된다.

첨부 도면중 도 4는 이 실시예의 산소농축부를 구체화한 도면이다.

즉, 본 발명 중·저순도 산소농축장치는 궁극적으로 첨부 도면 도 3에서 도시하고 아래에서 설명되는 장치로 이루어진다.

즉, 본 발명 중·저순도 산소농축장치는,

대기중의 공기를 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130a,130b)에 교호로 제어되면서 공급되고, 흡착탑(130a,130b)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(150)에서 저장시켜 유출밸브(170)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(160)를 통하여 세정단계의 흡착탑(130a,130b)으로 궤환시켜 대기중에 배기토록하는 압력순환흡착방식의 산소농축부(100)를 이루되 여기에 상기 산소농축부(100)의 출력단과 상기 압축기(110)사이에 유량조절기(210)와 압력조절기(220)와, 2포트 솔레노이드밸브(230)를 연결한 압축공기라인(200)으로 이루어진다.

따라서 상기 산소농축부의 유출밸브(170)측에 상기 압축공기라인(200)을 결합하여 산소농축부의 농축산소와 혼합하여 중·저순도의 산소를 얻게 된다.

첨부 도면중 도 5a는 종래 산소농축장치의 토출 유량의 압력변화 그래프이고, 도 5b는 본 발명 산소농축장치의 토출유량의 압력변화 그래프이다.

이와 같이 본 발명은 압축기(110)의 압축공기중 농축공정을 수행하지 않는 일부 공기를 회수하여 고순도의 산소와 혼합하여 중·저순도의 산소를 얻게 된다.

본 발명의 중·저순도 산소농축장치의 산소농축부는 가압과 감압을 교번으로 작동 하는 복탑방식의 흡착탑에서 한쪽 흡착탑이 감압단계를 시작할 때 밸브를 전환하여 짧은 시간동안 보조저장탱크로 고압의 공기 흐름을 유도하는 단계와 하방균등화 단계시 또 다른 밸브를 전환하여 컴프레셔를 통해 공급되는 공기를 보조저장탱크로 보낸후 고순도의 산소와 함께 혼합하여 혼합된 산소의 형태로 공급하는 산소농축방식이다.

본 발명 압력순환흡착을 이용한 산소농축장치는 대기중의 공기를 여과하기 위한 흡기필터, 흡입소음을 절감하기 위한 흡기소음기, 공기압축기, 흡착질소를 흡착하기 위한 두대의 흡착탑과, 흡착탑의 세정을 돕고 고순도의 산소를 얻기 위한 오리피스, 생성산소의 역류를 방지하는 체크밸브, 산소의 순도를 일정하게 하고, 토출되는 유량의 변동를 줄여주기 위한 저장탱크, 회수되는 공기를 일정한 유량으로 토출시키기 위한 보조저장탱크 토출되는 산소의 압력을 저압으로 유지시켜주는 압력조절기, 일정량의 산소 산소를 공급하기 위한 유량계, 밸브와 공기압축기를 제어하는 제어부, 세정후 산소의 유출시 소음을 방지하기 위한 소음기, 흡착탑에 공기를 교번으로 공급하며. 하방균등화 공정을 수행하는 5/3 솔레노이드 밸브, 하방균등화 공정시 공기의 유로를 변동시켜주는 5/2 솔레노이드 밸브, 감압 초기단계시 대기로 방출되는 공기를 보조 저장탱크로 전환시켜주는 5/2 솔레노이드밸브로 이루어 진다.

상기 본 발명 압력순환흡착을 이용한 산소농축장치는 제 1 솔레노이드밸브 및 제2 솔레노이드 밸브는 각각 5포트 3웨이 및 3포트 2웨이 솔레노이드 밸브로 함이 바람직하다.

상기한 본 발명 산소농축방법은 두개의 흡착탑을 이용하여 제 1흡착탑이 농축되면 제 2흡착탑은 세정,유출시키고 다시 농축과 세정을 바꾸어 반복하는 복탑방식의 산소농축과정을 통한 고순도 산소에 압축기의 압축공기를 일부 공급하므로서 기계적에너지를 절약하게 됨과 아울러 중·저순도 산소농축장치의 산소회수율을 높이게 된다.

이와 같이 본 발명 중·저순도 산소농축방법은 다음과 같이 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 산소가 생산되는 생산단계후 압축기를 통한 압축공기를 보내 고순도의 산소와 혼합하여 중·저순도의 혼합 산소를 생산할 수 있다.

둘째, 압축공기를 유량조절전 압력을 조절하여 농축산소와의 혼합으로 중순도의 혼합산소를 생산할 수 있다.

셋째, 압축공기와 혼합하여 중·저순도의 산소를 생산함에 있어 솔레노이드로서 압축공기의 혼합량을 개폐제어하게 되어 그 혼합비율의 조절이 가능해진 효과를 갖는다.

넷째, 특히, 혼합기체를 생산하면서도 토출 유량의 압력변화가 없는 중·저순도 산소농축장치를 제공하는 효과를 가집니다.

Claims

삭제
중·저순도 산소농축장치에 있어서,

산소농축부(100); 및

대기중의 공기를 압축하여 상기 산소농축부(100)로 고압공기를 공급하는 압축기(110)와, 상기 산소농축부(100)의 출력단 사이에 유량조절기(210)와, 압력조절기(220)와, 2포트 솔레노이드밸브(230)가 연결된 압축공기라인(200)을 포함하여,

고순도산소와 혼합산소의 전환 및 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 중·저순도 산소농축장치.
중·저순도 산소농축장치에 있어서,

대기중의 공기가 압축기(110)를 통하여 고압공기로 되어 제 1솔레노이드밸브(120)를 거쳐 한 쌍의 흡착탑(130a,b)에 교호로 제어하면서 공급되고,흡착탑(130a,130b)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 거쳐 저장탱크(150)에서 저장됨과 아울러 농축산소 일부가 오리피스(160)를 통하여 세정단계의 흡착탑(130a,130b)으로 궤환되어 대기중에 배기토록 하는 압력순환 흡착방식인 산소농축부(100); 및

대기중의 공기를 압축하여 상기 산소농축부(100)로 고압공기를 공급하는 압축기(110)와 상기 산소농축부(100)의 출력단 사이에 유량조절기(210)와 압력조절기(220)를 연결한 압축공기라인(200)을 포함하는 중·저순도 산소농축장치.