KR100715532B1 - 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치 - Google Patents

보조산소발생부를 갖는 산소발생장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100715532B1
KR100715532B1 KR1020050009310A KR20050009310A KR100715532B1 KR 100715532 B1 KR100715532 B1 KR 100715532B1 KR 1020050009310 A KR1020050009310 A KR 1020050009310A KR 20050009310 A KR20050009310 A KR 20050009310A KR 100715532 B1 KR100715532 B1 KR 100715532B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
oxygen generator
adsorption tower
valve
main
Prior art date
Application number
KR1020050009310A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060088426A (ko
Inventor
김민정
Original Assignee
주식회사 옥서스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 옥서스 filed Critical 주식회사 옥서스
Priority to KR1020050009310A priority Critical patent/KR100715532B1/ko
Publication of KR20060088426A publication Critical patent/KR20060088426A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100715532B1 publication Critical patent/KR100715532B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption

Abstract

개시된 내용은 산소발생장치에 있어서 보조 산소발생 부를 부가한 산소발생장치에 관한 것이다.
이것은 일반적인 고압공기로서 솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에서 이루어지는 압력순환흡착의 질소분리/산소농축의 방식에 따라 농축산소를 얻고 농축 산소 일부를 세정단계의 흡착탑으로 분리된 질소를 배출토록 하는 메인 공정; 및 상기 메인 공정 균등화 단계에서 대기로 배출되는 일부 압축기체와 동 균등화 단계에서 감압/공정 세정기체로서 농축산소를 생산/회수하기 위하여 압력순환흡착방식의 질소분리와 동시에 산소농축이 이루어지도록 하되, 상기 메인 산소발생 부 고장 압축기와의 사이에는 공기절약밸브와, 제 2 솔레노이드밸브를 연결하고, 상기 공정 사이에는 질소배기밸브가 연결되게 하여 메인 산소발생부의 균등화 공정에서 낭비되는 압축공기와 감압/세정 단계에서 배기되는 유출기체의 일부를 재사용하여 산소를 농축하기 위한 보조산소발생부를 포함하는 산소발생장치이다.
본 발명은 균등화 시간 동안의 압축공기와 세정/감압단계의 배출기체를 이용하여 질소를 분리해내고 산소를 농축하는 보조산소발생부를 통하여 산소발생장치로서 수율을 높이게 되었다.
산소농축장치,메인산소발생부,보조산소발생부

Description

보조산소발생부를 갖는 산소발생장치{Oxygen concentration apparatus for having subsidiary oxygen concentration part}
도 1은 본 발명 산소발생장치의 제1실시예를 나타내는 도면이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명 산소발생장치의 메인산소발생부와 보조산소발생부에 독립식 산소농축부를 실시하는 예를 보여주며,
도 2c는 본 발명 독립식 산소발생장치의 또 다른 독립식 산소농축부를 적용한 예를 나타내며,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명 산소발생장치의 작용을 설명하기 위한 단계별 개략 도면들이고,
도 4는 본 발명 산소발생장치의 메인산소발생부와 보조산소발생부의 각 흡착탑의 발생율을 나타내는 그래프이고,
도 5는 본 발명 산소발생장치의 제2실시예의 전체를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명 산소발생장치의 제3 실시예의 전체 구성을 나타내는 전체 도면이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100:메인 산소발생부,110:압축기, 120:제1솔레노이드밸브, 130:흡착탑,
140:체크밸브, 150:오리피스, 160:저장탱크, 170:유출밸브,
180:압력조절기, 200:보조산소발생부, 210:공기절약밸브,
220:제2솔레노이드밸브, 230:흡착탑, 240:체크밸브, 250:오리피스,
260:저장탱크, 270:보조탱크, 292:소음기, 290:배기밸브, 300:제어부.
400:독립식 농축조, 410:케이싱, 420:상부매니폴드, 422:공급로,
430:산소저장부, 440: 442:오리피스, 444:체크밸브, 450:다공판,
460:흡착부, 470:혼합공간, 480:하부매니폴드,
본 발명은 산소발생장치에 관한 것으로 특히, 메인산소발생장치의 하방균등화 공정중 필요로 되는 압축기체중 일부 사용되지 못하는 압축기체와, 감압/세정 단계의 질소와 농축산소가 혼합된 배출기체중 농축산소가 손실됨을 방지하기 위하여 일반적인 압력순환흡착방식의 메인 산소발생부; 및 상기 메인 산소발생부의 하방 균등화 단계에서 대기로 배출되는 일부 압축기체와, 감압/세정단계에서 세정기체로 배출되는 기체를 재활용하기 위한 한쌍의 보조흡착탑, 체크밸브, 저장탱크, 오리피스들에 더하여 상기 메인 산소발생부의 압축기와의 사이에는 공기절약밸브와, 제 2솔레노이드밸브를 연결한 보조산소발생부로 이루어진 산소발생장치에 관한 것이다.
구체적으로는 일반적인 압력순환흡착(Pressure Swing Adsorption, 이하 PSA라 약함)을 이용한 기체농축장치(이하에서는 산소발생장치로 함)로서, 두개의 흡착 베드(이하 흡착탑이라고 함)를 서로 교대로 반복하여 약흡착질의 농축과 강흡착질의 세정을 반복하는 방식(두개의 흡착베드 타입을 말하며, 복탑방식이라고도 함)에서 고압기체농축이 끝난 뒤 두 흡착탑 하부에서 솔레노이드밸브를 통하여 일시 연통시킴으로써 일측의 고압원료기체가 저압의 타측 흡착탑으로 이동하여 두 흡착탑에 일시 압력균등화과정(하방 균등화)을 이루게 하는 순간 버려지는 압축기를 통한 압축기체 및 세정/감압 단계시 초기의 고압 공기를 재활용하여 농축산소를 재활용하여 회수하는 산소발생장치에 관한 것이다.
일반적인 산소발생장치는 1개의 공기압축기와 2개의 흡착탑을 이용하여 산소발생을 하게 되는데, 공기압축기에 의해 압축된 공기는 2개의 흡착탑으로 번갈아 유입된다. 이 과정에서 흡착탑 내부의 압력이 변동하게 질소를 흡착하고 산소를 발생하게 된다. 이러한 압력순환흡착공정을 흔히 4단계 라고 일컫는다.
압력순환흡착에서는 압력에 따라 흡착제에 흡착되는 기체들의 흡착량의 차이를 이용하여 기체를 분리, 농축하는 공정이므로 압축공기와 흡착제만을 이용하기 때문에 공해물질의 유출이 없고 사용이 쉬워 오래전부터 의료용 공정 등에 널리 사욕되어 왔다.
농축원리는 흡착제가 채워져 있는 흡착탑에 압축공기를 유입시켜 가압함으로써 공정 흡착되고 공정 농축되면서 기체상태로 남게 되고 이 기체를 제품산소(공정,제품가스라고도 함)로 별도 저장하게 되고, 제품가스를 얻은 후에 흡착제에 흡착된 강흡착질은 농축산소로서 탈착시켜 외부로 유출하여 감압하는 것이다.
즉, 산소를 농축하는 원리는 2개의 흡착탑이 교번으로 수행하는 4단계공정으로 이루어지며, 흡착제인 제올라이트(Zeolite)가 포함된 흡착베드내에서 강흡착질인 다량의 질소중에서 약흡착질인 산소기체를 분리함으로써 이루어진다.
대기중 약 80%인 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 흡착제가 충진된 흡착탑에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 산소기체는 흡착탑 상단 유출밸브측으로 상승하게 되고 이것의 주성분은 약흡착질인 농축산소이다.
이와같은 산소를 분리하기 위한 수단으로는 상술한 산소농축장치와 같이 두개의 복탑방식 산소농축장치가 사용된다. 즉, 공기로부터 질소와 산소기체를 분리하는 흡착부와, 공기압축, 저장, 유출에 관련하는 작동부와, 밸브를 개폐하기 위한 제어부 및, 이들을 결합하기 위한 후레임부로 구성되어 있다.
이 장치의 산소분리방식은 흡착제가 충진된 흡착조에 압축공기를 공급하여 질소를 흡착하는 공정과, 이 흡착제에 흡착된 질소기체를 흡착제로부터 탈착하는 공정을 반복하여 필요한 산소를 일정한 농도로 얻게 되는 데, 이때 흡착조에서 얻은 농축산소중 일부를 탈착공정을 위해 흡착조로 환류하여 사용하고 있다.
위의 흡착과정은 가압공기를 소정의 흡착제에 통과시킴으로써 강흡착질인 질소를 흡착시켜 공기중의 산소기체를 분리하여 얻는 방법으로 한번의 흡착이 이루어지면 반드시 흡착제인 제올라이트에 흡착된 질소를 분리(탈착)시켜 원래의 성능을 회복시켜 주어야 된다. 이 과정이 세정과정으로 흡착제에 흡착된 산소기체중 일부 를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착제를 세정하여 흡착능을 회복시키며, 산소농축과 질소의 세정을 반복하면서 소정순도의 농축산소기체를 얻게 된다.
이러한 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 기체의 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.
종래 중.저순도의 혼합가스를 생산하는 방법중 공기압축기에서 일부의 공기의 분리하여 고순도의 기체와 혼합하는 방식(이하. 바이패스방식)이 있었으며, 이것은 항상 공기압축기의 공기중 일부를 사용하므로 발생 유량과 순도는 바이패스한 유량만큼 떨어지게 된다. 따라서. 혼합된 산소의 순도는 산소농축장치의 출력기체에 비해 산소 회수율이 떨어지게 된다.
아울러 PSA 공정에서 산소 회수율을 높이기 위한 기술은 오랜 동안 발전해 왔다. 대표적으로 균등화 공정을 포함하는 산소발생공정은 널리 알려져있다. 균등화 공정을 포함하는 공정은 편의상 6단계 공정이라 부른다. 이렇게 균등화 공정을 포함하는 PSA 공정은 널리 사용되고 있다.
산소발생장치에 이용되는 에너지는 대부분 공기압축기의 압축기 작동에너지이다. 반면에 공기의 가압에 이용된 기계적 에너지는 흡착탑 내부에서 기체를 공기로부터 분리하는데 에너지가 사용되고, 일부는 세정단계에서 대기를 통해 버려지게 된다.
또한, 4단계 PSA공정에서 산소발생량을 증대하기 위해 흡착탑 간에 공기가 이동하는 균등화 공정을 추가하는데 이는 6단계 PSA공정으로서 이러한 균등화 공정중에는 공기압축기의 공기가 불필요하고 이로인해 에너지가 낭비되었다.
균등화 공정으로 높은 효율을 얻을 수 있지만 균등화 공정에서는 공기압축기에서 발생한 압축 공기가 사용되지 않고 낭비되는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 6단계 균등화 공정중 발생되는 압축공기를 재활용하여 농축산소를 얻고자 하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명은 이러한 PSA 공정중 감압/세정 단계후 외부로 방출되는 질소함유 기체중 압축공기를 재활용하여 고순도의 농축산소를 얻고자 하는 산소발생장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명은 이와같은 종래 산소농축장치의 산소농축과정에서 질소를 세정하기 위한 감압/세정 단계시 대기로 버려지는 고압의 농축산소와, 6단계 하방균등화 공정중 공기압축기에 의해 버려지는 압축공기를 동시에 재활용하여 고순도의 농축산소를 얻고자 하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명은 이와같은 종래 산소농축장치의 산소농축과정에서 질소를 세정하기 위한 감압/세정 단계시 대기로 버려지는 고압의 농축산소와, 6단계 하방균등화 공정중 공기압축기에 의해 버려지는 압축공기를 동시에 재활용하여 보조적인 압력순환흡착방식의 농축산소발생장치를 통해 농축산소를 회수하는 산소발생장치를 제공하는 데에 주된 목적이 있다.
본 발명은 압축공기로서 솔레노이드와, 복수의 흡착탑,체크밸브,오리피스를 통한 압력순환흡착방식을 복수 적용한 제 2의 산소발생장치를 제1의 산소발생장치와 동시에 작동가능하게 한 복수의 압력순환흡착방식의 산소발생장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명은 상술한 질소 세정후 대기로 버려지는 고압의 농축산소와, 6단계 하방균등화 공정중 공기압축기에 의해 버려지는 압축공기를 동시에 재활용하여 보조적으로 농축함에 있어 그 농축조를 독립적인 농축산소발생장치인 IRS(Independent rinse and storage)타입의 독립식 산소농축장치를 도입한 산소발생장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 산소발생장치는,
대기중의 공기를 압축기를 통하여 소정압력의 고압공기로 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 교번/공급하고, 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시켜 유출밸브를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 유출토록하는 메인 산소발생부; 및 상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 감압/ 세정되는 세정기체중의 농축산소를 회수하기 위하여 상기 산소발생부에서 유출되는 배출기체를 제 2솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부의 유출밸브측에 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 배기밸브를 통하여 대기중에 배기토록하는 보조산소발생부를 포함하는 산소발생장치로서 달성된다.
상기한 본 발명 산소발생장치의 보조산소발생부는,
상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 발생되는 대기배출 압축기체로서 농축산소를 얻기 위하여 상기 산소발생부와 압축기의 사이에 압축기체를 절환/제어할 수 있는 공기절약밸브를 연결함과 아울러 이 공기절약밸브를 통한 압축기체가 제 2솔레노이드밸브를 거쳐 한쌍의 보조흡착탑에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부의 유출밸브측에서 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 배기밸브를 통하여 대기중에 배기토록하는 보조산소발생부로 함이 바람직하며, 이 산소발생장치는 상기 보조흡착탑에서 얻어지 농축산소를 일시 저장하기 위한 보조탱크를 더 구비함이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 산소발생장치의 보조산소발생부는,
상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 대기로 배출되는 일부 압축기체와 동 균등화 단계에서 감압/세정되는 세정기체로서 농축산소를 회수하기 위하여 한쌍의 보조흡착탑과, 체크밸브와 저장탱크를 형성하되, 체크밸브 사이에 농축산소 일 부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시키기 위한 오리피스를 구성하되, 상기 메인 산소발생부의 압축기와의 사이에는 공기절약밸브와, 제 2솔레노이드밸브를 연결하고, 상기 제1솔레노이드와 제2솔레노이드의 사이에는 질소배기밸브가 연결되게 하여 메인 산소발생부의 균등화 공정에서 낭비되는 압축공기와 감압/세정 단계에서 배기되는 유출기체의 일부를 재사용하여 산소를 농축하기 위한 보조산소발생부로 함이 가장 바람직하다.
상기한 본 발명 산소발생장치의 상기 메인 산소발생부의 균등화공정중 압축기로 부터 낭비되는 압축공기를 회수하기 위하여 제2솔레노이드와의 사이에 보조탱크를 더 구비함이 바람직하다.
상기한 본 발명 산소발생장치의 상기 메인 산소발생부와 보조 산소발생부는 각각 혹은 공통적으로 상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱으로 이루어지고, 각각 공급로와, 산소저장부을 이루는 상부매니폴드와, 하부매니폴드를 형성하며, 케이싱내에는 각각 오리피스, 체크밸브, 스프링, 다공판과, 흡착부가 내장된 혼합공간으로 이루어진 IRS(Independent rinse and storage)타입의 독립식 산소농축부로 함이 바람직하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첨부 도면중 도 1은 본 발명 산소발생장치의 제1실시예를 나타내는 도면이다.
이 도면에 따르는 본 발명 산소발생장치는 메인 산소발생부(100)와, 보조산 소발생부(200)로 이루어진다.
메인 산소발생부(100)는 대기중의 공기를 여과 필터(112)를 거쳐 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130)에 교번/공급하고, 흡착탑(130)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(160)에서 저장시켜 유출밸브(170)와 압력조절기(180)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(150)를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시킨 뒤 후술하는 보조산소발생부(200)의 제2솔레노이드밸브(220)로 연결하여서 되며, 세정단계의 흡착탑(130)으로 궤환시켜 소음기(192)와, 배기밸브(190)를 통하여 대기중에 배기토록하여서 된다.
이와같은 복탑 방식의 압력순환흡착식 산소농축방법의 구체적인 설명은 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
보조산소발생부(200)는 상기 메인 산소발생부(100)의 균등화 단계에서 감압/세정되는 세정기체중의 농축산소를 회수하기 위하여 상기 산소발생부(100)에서 유출되는 배출기체를 제 2솔레노이드밸브(220)를 통하여 한쌍의 흡착탑(230)에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑(230)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(240)를 통하여 저장탱크(260)에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부(100)의 유출밸브(170)측에 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스(250)를 통하여 세정단계의 흡착탑(230)으로 궤환시켜 메인 산소발생부(100)의 소음기(192)와, 배기밸브(190)를 통하여 대기중에 배기토록하여서 된다.
미설명부호 210은 공기절약밸브이고, 300은 제어부이다.
아울러 상술한 메인산소발생부(100)의 제1솔레노이드밸브(120)와, 보조산소발생부(200)의 제2솔레노이드(220) 및 배기밸브(190)을 제어 하기 위하여 제어부(300)를 구비한다.
첨부 도면중 도 2a 및 도 2b는 본 발명 산소발생장치의 메인산소발생부(100)와 보조산소발생부(200)에 IRS(Independent rinse and storage)타입의 독립식 산소농축부를 선택적으로 실시하는 예를 보여 준다.
상기 도면중 도 2a에 따르는 본 발명 산소발생장치의 메인 산소발생장치(100)는,
상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(410)으로 이루어지고, 각각 공급로(422)와, 산소저장부(430)을 이루는 상부매니폴드(420)와, 하부매니폴드(480)를 형성하며, 케이싱(410)내에는 각각 오리피스(442), 체크밸브(444), 스프링(472), 다공판(450)과, 흡착부(460)가 각각 내장된 혼합공간(470)으로 이루어진 IRS타입의 독립식 산소농축부이다.
아울러 보조산소발생부(200)는 상기 도 1의 실시예에와 같이 상기 메인 산소발생부(100)의 균등화 단계에서 감압/세정되는 세정기체중의 농축산소를 회수하기 위하여 상기 산소발생부(100)에서 유출되는 배출기체를 제 2솔레노이드밸브(220)를 통하여 한쌍의 흡착탑(230)에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑(230)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(240)를 통하여 저장탱크(260)에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부(100)의 유출밸브(170)측에 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스(250)를 통하여 세정단계의 흡착탑(230)으로 궤환시켜 메인 산소발생부(100)의 소음기(192)와, 배기밸브(190)를 통하여 대기중에 배기토록하여서 된다.
아울러 도 2b에서 실시하는 본 발명 산소발생장치의 상기 메인 산소발생부(100)는 도 1에서 실시하는 실시예의 도면과 같은 것으로 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130)에 교번/공급하고, 흡착탑(130)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(160)에서 저장시켜 유출밸브(170)와 압력조절기(180)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(150)를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시킨 뒤 후술하는 독립식 산소발생장치의 IRS(Independent rinse and storage)에 의하여 결합/작동된다.
상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(410)으로 이루어지고, 각각 공급로(422)와, 산소저장부(430)을 이루는 상부매니폴드(420)와, 하부매니폴드(480)를 형성하며, 케이싱(410)내에는 각각 오리피스(442), 체크밸브(444), 스프링(472), 다공판(450)과, 흡착부(460)가 각각 내장된 혼합공간(470)으로 이루어진다.
즉, 본 발명 메인 산소발생장치의 산소농축작용을 통하여 배출되는 질소함유 배출기체와 압축기를 통한 압축기체를 재활용하여 보조산소발생장치에서 다시 질소를 분리시키고 농축산소를 얻는 과정을 수행하므로서 그동안 감압/세정후 초기에 배출되는 기체를 그대로 버리던 문제점을 개선하게 되었으며, 하방균등화 공정시 압축기의 지속작용으로 압축기체를 낭비하던 문제점을 개선하여 압축기체를 재활용하여 농축산소를 얻을 수 있게 되는 과정에서 복수 흡착탑이 아닌 독립식 흡착탑을 도입하는 경우에도 같은 결과를 얻을 수 있다.
첨부 도면 도 2c는 본 발명 독립식 산소발생장치의 IRS(Independent rinse and storage)타입의 산소농축부를 보여 준다.
즉, 상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(410)으로 이루어지고, 각각 공급로(422)와, 산소저장부(430)을 이루는 상부매니폴드(420)와, 하부매니폴드(480)를 형성하며, 케이싱(410)내에는 각각 오리피스(442), 체크밸브(444), 스프링(472), 다공판(450)과, 흡착부(460)가 각각 내장된 혼합공간(470)으로 이루어진 IRS타입의 독립식 산소농축부로 이루어진다.
이러한 독립식 흡착탑은 상기한 본 발명 산소발생장치의 메인산소발생장치나 보조산소발생장치에 선택적으로 혹은 동시에 적용될 수 있다.
첨부 도면중 도 3a 내지 도 3f는 본 발명 산소발생장치의 작용을 설명하기 위한 도면들이고 도 4는 본 발명 산소발생장치의 메인산소발생부와 보조산소발생부의 각 흡착탑의 발생율을 나타내는 도표이다(표 중 베드A는 메인 산소발생부의 좌측흡착탑(130)이고,베드B는 그 우측흡착탑(130)이고, 베드1은 보조산소발생부의 좌측흡착탑(230)이고, 베드2는 그 우측흡착탑(230)을 나타낸다).
상기 도면들에 따라 그 단계별 작용을 설명하면 다음과 같다.
이와같이 이루어진 본 발명 산소발생부의 작용을 단계별로설명하면 다음과 같다.
<1단계>
도 3a에서 도시하는 바와 같이 여과필터(112)와, 공기압축기(110)를 거친 압축공기는 좌측 흡착탑(130)으로 유입된다(제어부(300)의 콘트롤 혹은 수작업으로).
이때 우측 흡착탑(130) 내부 가스는 배기밸브(190)와 배기 소음기(192)를 통하여 외부로 배출되기 시작한다.
보조산소발생부(200)는 보조탱크(270)에 저장된 압축기체를 이용해 왼쪽 보조흡착탑(230)을 가압한다. 동시에 오른쪽 보조흡착탑(230) 내부 기체는 메인산소발생부(100)의 소음기(192)와 배기밸브(190)를 통하여 외부로 배출된다.
<2단계>
이후 도 3b에서 도시하는 바와 같이 메인산소발생부(100)의 균등화 공정이 진행되면 좌측 흡착탑(130)의 고압기체가 저압 상태의 우측 흡착탑(130)으로 이동한다. 이때 압축기(110)의 공기는 보조탱크(270)로 유입됨과 동시에 보조산소발생부(200)는 1단계와 같은 배기 과정을 계속 수행한다.
<3단계>
이어서 도 3c에서 보시하는 바와 같이 균등화공정 이후 메인산소발생부(100)의 좌측 흡착탑(130)의 기체는 보조산소발생부(200)의 저압 흡착탑(230)으로 이동하고 있으며, 배출초기의 압축기체로 질소 농도가 높지 않다. 이 기체로 보조산소발생부의 우측 보조흡착탑(230)을 초기 가압하게 된다.
이때 압축기(110)의 압축 공기는 메인산소발생부의 우측 흡착탑(130)으로 유입된다.
<4단계>
도 3d에서 도시하는 바와 같이 배기밸브(190)가 열리면서 메인산소발생부의 좌측 흡착탑(130)의 기체와 보조산소발생부 좌측 보조흡착탑(230)의 기체가 동시에 배기밸브(190)를 통하여 배기된다. 이는 1단계와 유사하며 흡착탑의 좌우 상태가 뒤바뀌어 있다.
<5단계>
이어서 도 3e에서 도시하는 바와 같이 균등화 단계로 메인산소발생부(100)의 우측 흡착탑(130)에서 좌측 흡착탑(130)으로 공기가 이동하며 공기압축기(110)의 공기는 보조탱크(270)로 유입된다. 이때 보조산소발생부(200)역시 배기 단계로서 좌측 흡착탑(230)의 기체가 배기밸브(190)로 배출되는 것으로 앞의 단계와 같이 지속된다.
<6단계>
도 3f에서 도시하는 바와 같이 균등화 이후 메인산소발생부(100)의 좌측 흡착탑(130)의 배기기체가 보조산소발생부(200)으로 이동하여 배기가 끝난 좌측 보조흡착탑(230)을 가압함으로써 상기한 3단계와 같이 배출초기의 질소 농도가 높지 않은 기체로서 보조산소발생부의 좌측 보조흡착탑(230)을 초기 가압하게 된다.
즉, 전체 공정은 좌우가 뒤바뀌면서 6단계가 1 싸이클을 이루게 되며, 이 과정에서 균등화 공정을 가진 PSA 산소 발생 공정 중에 낭비되는 압축공기를 재활용하여 보조산소발생장치를 통하여 산소를 얻으므로 산소회수율을 높일 수 있게 되며, 세정 단계에서 배기되는 가스의 일부를 재사용하게 되면서 배기시에 발생하는 소음을 줄일 수 있게 되었다.
첨부 도면중 도 5는 본 발명 산소발생장치의 제2실시예의 전체를 나타내는 도면이다. 이 도면에 따르는 본 발명 산소발생장치는 메인 산소발생부(100)와, 보조산소발생부(200)로 이루어진다.
이 산소발생장치의 메인 산소발생부(100)는 전술한 실시예의 것과 일치한다.
메인 산소발생부(100)는 대기중의 공기를 여과필터(112)를 거쳐 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130)에 교번/공급하고, 흡착탑(130)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(160)에서 저장시켜 유출밸브(170)와 압력조절기(180)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(150)를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 후술하는 보조산소발생부(200)의 소음기(292)와 배기밸브(290)를 통하여 대기중에 배출토록하여서 된다.
보조산소발생부(200)는 상기 메인 산소발생부(100)의 균등화 단계에서 발생되는 대기배출 압축기체로서 농축산소를 얻기 위하여 상기 산소발생부(100)와 압축기(110)의 사이에 압축기체를 절환/제어할 수 있는 공기절약밸브(210)를 연결함과 아울러 이 공기절약밸브(210)를 통한 압축기체는 제 2솔레노이드밸브(220)를 거쳐 한쌍의 보조흡착탑(230)에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑(230)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(240)를 통하여 저장탱크(260)에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부(100)의 유출밸브(170)측에서 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스(250)를 통하여 세정단계의 흡착탑(230)으로 궤환시켜 소음기(292)와, 배기밸브(290)를 통하여 대기중에 배기토록하여서 된다.
아울러 상술한 메인산소발생부(100)의 제1솔레노이드밸브(120)와, 배기밸브(190)와, 보조산소발생부(200)의 공기절약밸브(210)와, 제2솔레노이드(220) 및 배기밸브(290)을 제어하기 위한 제어부(300)를 설치하여서 된다.
첨부 도면중 도 6은 본 발명 산소발생장치의 제3 실시예의 전체 구성을 나타내는 전체 도면이다. 이 도면에 따르는 본 발명 산소발생장치는 크게 메인산소발생부(100)와 보조산소발생부(200)로 이루어진다.
메인산소발생부(100)는 전술한 바와 같이 대기중의 공기를 여과필터(112)를 거쳐 압축기(110)를 통하여 소정압력의 고압공기로 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브(120)를 통하여 한쌍의 흡착탑(130)에 교번/공급하고, 흡착탑(130)에서 얻어진 농축산소는 체크밸브(140)를 통하여 저장탱크(160)에서 저장시켜 유출밸브(170)와 압력조절기(180)를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스(150)를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 소음기(192)와, 배기밸브(190)를 통하여 대기중에 유출토록하여서 된다.
보조산소발생부(200)는 상기 메인 산소발생부(100)의 균등화 단계에서 대기로 배출되는 일부 압축기체와, 동 균등화 단계에서 감압/세정되는 세정기체로서 농축산소를 회수하기 위하여 한쌍의 보조흡착탑(230)과, 체크밸브(240)와 저장탱크(260)를 형성하되, 체크밸브(240) 사이에 농축산소 일부를 세정단계의 흡착탑(230)으로 궤환시키기 위한 오리피스(250)를 구성하되, 상기 메인 산소발생부(100)의 압축기(110)와의 사이에는 공기절약밸브(210)와, 제 2솔레노이드밸브(220)를 연결하고, 상기 제1솔레노이드(120)와 제2솔레노이드(220)의 사이에는 소음기(192)와 배기밸브(190)가 연결되게 하여 메인 산소발생부(100)의 균등화 공정에서 낭비되는 압축공기와 감압/세정 단계에서 배기되는 유출기체의 일부를 재사용하여 산소를 농축하게 된다.
특히, 보조산소발생부(200)에도 소음기(292)와, 배기밸브(290)를 통하여 보조 산소발생부(200)를 통한 최종 세정기체를 대기중에 배기토록하여서 된다.
상기 메인 산소발생부(100)의 균등화공정중 압축기(110)로 부터 낭비되는 압축공기를 회수하기 위하여 제2솔레노이드(220)와의 사이에 보조탱크(270)를 더 구비할 수 있으며, 전술한 메인산소발생부(100)의 제1솔레노이드밸브(120)와, 배기밸브(190)와, 보조산소발생부(200)의 공기절약밸브(210)와, 제2솔레노이드(220)를 제어하기 위한 제어부(300)를 설치하여서 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명 산소발생장치는 종래 PSA 산소발생방식의산소발생장치의 하방 균등화 공정중에 낭비되는 압축공기를 회수하여 산소회수율을 높일 수 있게 되는 효과를 갖게 되었다.
또한, 본 발명의 산소발생장치는 그동안 산소발생장치의 감압/세정 단계에서 배기되는 기체의 일부를 재사용하게 되면서 배기시에 발생하는 소음을 줄임은 물론 이를 이용하여 소량의 농축산소를 다시 얻을 수 있게된 효과를 갖는다.
특히, 이러한 감압/세정단계 및 하방 균등화 공정중 낭비되는 배기가스와 압축기체를 하나의 산소발생장치에 적용하므로서 압축기체와 배출기체를 동시에 사용한 산소발생장치를 제공하게 되는 효과를 갖기도 한다.
본 발명의 이와같은 산소발생장치가 갖는 효과외에도 복탑방식의 산소농축조를 독립식 산소발생장치로 실시할 수 있어 장치의 소형,간단화를 가져 올 수 있는 부수효과도 갖는다.

Claims (6)

  1. 산소발생장치에 있어서,
    대기중의 공기를 압축기를 통하여 고압공기를 공급시키고, 제 1솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 교번/공급하고, 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시켜 유출밸브를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 유출토록하는 메인 산소발생부; 및
    상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 감압/세정되는 기체중의 농축산소를 회수하기 위하여 상기 산소발생부에서 유출되는 배출기체를 제 2솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부의 유출밸브측에 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 소음기와, 배기밸브를 통하여 대기중에 배기토록하는 보조산소발생부를 포함하는 산소발생장치.
  2. 산소발생장치에 있어서,
    대기중의 공기를 압축기를 통하여 고압공기로 제 1솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 교번/공급시키고, 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시켜 유출밸브를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 소음기와, 배기밸브를 통하여 대기중에 방출토록하는 메인 산소발생부; 및
    상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 발생되는 대기배출 압축기체로서 농축산소를 얻기 위하여 상기 산소발생부와 압축기의 사이에 압축기체를 절환/제어할 수 있는 공기절약밸브를 연결함과 아울러 이 공기절약밸브를 통한 압축기체가 제 2솔레노이드밸브를 거쳐 한쌍의 보조흡착탑에 제어/공급되게 하고, 이 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시킴과 아울로 상기 메인 산소발생부의 유출밸브측에서 혼합되게 하고, 동시에 일부 농축산소는 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 상기 메인 산소발생부의 배기밸브와 연통시켜 대기중에 배기토록하는 보조산소발생부를 포함하는 산소발생장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 보조흡착탑에서 얻어지 농축산소를 일시 저장하기 위한 보조탱크를 더 구비함을 특징으로 하는 산소발생장치.
  4. 산소발생장치에 있어서,
    대기중의 공기를 압축기를 통하여 고압공기를 제 1솔레노이드밸브를 통하여 한쌍의 흡착탑에 교번/공급시키고, 흡착탑에서 얻어진 농축산소는 체크밸브를 통하여 저장탱크에서 저장시켜 유출밸브를 통하여 조절/유출시킴과 아울러 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시켜 소음기와, 배기밸브를 통하여 대기중에 방출토록하는 메인 산소발생부; 및
    상기 메인 산소발생부의 균등화 단계에서 대기로 배출되는 배출기체와 동 균등화 단계에서 감압/세정되는 세정기체의 농축산소를 회수하기 위하여 한쌍의 보조흡착탑과, 체크밸브와 저장탱크를 형성하되, 체크밸브 사이에 농축산소 일부를 오리피스를 통하여 세정단계의 흡착탑으로 궤환시키기 위한 오리피스를 구성하되, 상기 메인 산소발생부의 압축기와의 사이에는 공기절약밸브와, 제 2솔레노이드밸브를 연결하고, 상기 제1솔레노이드와 제2솔레노이드의 사이에도 배기밸브가 연결되게 하여 메인 산소발생부의 균등화 공정에서 낭비되는 압축공기와 감압/세정 단계에서 배기되는 유출기체의 일부를 재사용하여 산소를 농축하기 위한 보조산소발생부를 포함하는 산소발생장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 메인 산소발생부의 균등화공정 중 압축기로부터 낭비되는 압축공기를 회수하기 위하여 상기 압축기와 제2솔레노이드와의 사이에 보조탱크를 더 구비함을 특징으로 하는 산소발생장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 메인 산소발생부와 보조 산소발생부는,
    상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(410)으로 이루어지고, 각각 공급로(422)와,산소저장부(430)을 이루는 상부매니폴드(420)와, 하부매니폴드(480)를 형성하며, 케이싱(410)내에는 각각 오리피스(442), 체크밸브(444), 스프링(472), 다공판(450)과, 흡착부(460)가 각각 내장된 혼합공간(470)으로 이루어진 IRS(Independent rinse and storage)타입의 독립식 산소농축부인 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
KR1020050009310A 2005-02-01 2005-02-01 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치 KR100715532B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050009310A KR100715532B1 (ko) 2005-02-01 2005-02-01 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050009310A KR100715532B1 (ko) 2005-02-01 2005-02-01 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060088426A KR20060088426A (ko) 2006-08-04
KR100715532B1 true KR100715532B1 (ko) 2007-05-07

Family

ID=37176878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050009310A KR100715532B1 (ko) 2005-02-01 2005-02-01 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100715532B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11874026B2 (en) 2018-12-04 2024-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Air conditioner and control method therefor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110433603A (zh) * 2019-07-30 2019-11-12 薛青 加压式制氧机
KR102616452B1 (ko) * 2023-06-08 2023-12-27 (주)오투모스 수분 및 질소 흡착 일체형 psa 산소발생기

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06142431A (ja) * 1992-11-06 1994-05-24 Res Dev Corp Of Japan 高純度酸素製造方法
JPH06277435A (ja) * 1993-03-26 1994-10-04 Kanebo Ltd 高純度酸素ガスの分離法
JPH07267612A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Nippon Sanso Kk 圧力変動吸着式酸素製造方法及び装置
KR960004606B1 (ko) * 1987-08-07 1996-04-09 세이데쓰 가가꾸고오교 가부시끼가이샤 공기로부터 고순도의 산소가스를 제조하는 방법
JPH0967104A (ja) * 1995-08-29 1997-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧力スイング吸着法による酸素濃縮方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960004606B1 (ko) * 1987-08-07 1996-04-09 세이데쓰 가가꾸고오교 가부시끼가이샤 공기로부터 고순도의 산소가스를 제조하는 방법
JPH06142431A (ja) * 1992-11-06 1994-05-24 Res Dev Corp Of Japan 高純度酸素製造方法
JPH06277435A (ja) * 1993-03-26 1994-10-04 Kanebo Ltd 高純度酸素ガスの分離法
JPH07267612A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Nippon Sanso Kk 圧力変動吸着式酸素製造方法及び装置
JPH0967104A (ja) * 1995-08-29 1997-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧力スイング吸着法による酸素濃縮方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11874026B2 (en) 2018-12-04 2024-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Air conditioner and control method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060088426A (ko) 2006-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100491684B1 (ko) 압력순환흡착을 이용한 산소농축방법 및 장치
CA2189232C (en) Method of recovering oxygen-rich gas
US5137549A (en) Two stage super-enriched oxygen concentrator
KR100532206B1 (ko) 산소농축장치의 농축조
KR100689255B1 (ko) 오프 가스 공급 방법, 및 목적 가스 정제 시스템
JP2006239692A (ja) 圧力スゥイング吸着プロセス及び装置
CA2226591A1 (en) Method for production of nitrogen using oxygen selective adsorbents
JPH09150028A (ja) 空気から酸素を回収するための単床圧力スイング式吸着方法
KR19990062850A (ko) 흡착제 베드의 상층 및 바닥의 동시 진공화를 이용한 압력 순환 흡착식 방법 및 시스템
KR100861550B1 (ko) 유량제어밸브를 통해 기체의 농도를 제어하는 농축기체발생장치 및 농축기체 발생방법
KR100715532B1 (ko) 보조산소발생부를 갖는 산소발생장치
KR101647017B1 (ko) 응축 수분 배출 기능을 가지는 산소 농축 방법 및 장치
JPH08294612A (ja) 多数成分の混合体を分画する圧力スウィング吸着方法
JP4895467B2 (ja) 酸素濃縮方法および酸素濃縮装置
JPH11267439A (ja) ガス分離方法及びこの方法を実施するガス分離装置
RU196293U1 (ru) Портативный мембранно-адсорбцонный концентратор кислорода
TWI771584B (zh) 吸附裝置及吸附方法
KR0173399B1 (ko) 압력변동흡착식 고순도 이산화탄소 제조방법
KR100619290B1 (ko) 중·저순도의 기체농축장치
JP5009704B2 (ja) 気体分離装置及び気体分離装置の運転方法
KR200287409Y1 (ko) 압력순환흡착을 이용한 산소농축장치
KR100715016B1 (ko) 중·저순도 산소농축장치
KR100710288B1 (ko) 산소발생기
KR100360835B1 (ko) 3탑-2압축기를 갖는 연속산소발생장치 그 제어방법
JP3610253B2 (ja) 混合ガス吸着分離方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130325

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140414

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170411

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180313

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200302

Year of fee payment: 14