KR101313924B1 - 산소발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 생산되는 산소의 순도를 일정수준이상으로 유지시켜 공급할 수 있는 산소발생장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 산소발생장치는, 대기 중으로부터 흡입된 공기를 압축하여 공급하는 압축공기공급부(20)와, 각각이 상기 압축공기공급부(20)로부터 공급받은 압축공기에서 질소를 흡착하고 산소배출유로(414,424,444)로 산소농축기체를 배출하며, 서로 병렬로 설치된 다수의 산소발생부(41,42,44)와, 상기 다수의 산소발생부(41,42,44)에서 질소를 흡착하는 정도를 각각 감지하기 위한 다수의 감지센서와, 상기 다수의 산소발생부(41,42,44)의 각 산소배출유로(414,424,444)에 각각 연결되고 상기 산소농축기체를 제1연결구(712)와 제2연결구(713) 중 선택된 어느 하나로 배출하는 유로전환밸브(71,72,74)와, 각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제1연결구(712)에 연결되어 산소농축기체를 공급받는 산소저장부(12)와, 각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제2연결구(713)에 연결되어 상기 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부(20)로 공급하는 피드백유로(50)와, 상기 다수의 감지센서에서 검출된 감지값을 전달받아 그 감지값이 설정값 이상인 경우에는 상기 제1연결구(712)로 산소농축기체를 공급하도록 연결하고, 설정값 미만인 경우에는 상기 제2연결구(713)로 연결하도록 상기 유로전환밸브(71,72,74)를 제어하는 제어부(80)를 포함한다.

Description

산소발생장치{OXYGEN GENERATOR SYSTEM}

본 발명은 질소흡착부가 다수 배치되어 다량의 산소를 균일하게 생산하면서도 산소의 순도를 일정수준이상으로 유지할 수 있는 피에스에이(PSA)방식의 산소발생장치에 관한 것으로, 특히 양식장의 수조에 산소를 공급하기에 적합한 산소발생장치에 관한 것이다.

수산양식장 등에서는 양식중인 어류의 폐사를 방지하기 위하여 반드시 충분한 산소가 공급되어야 하므로 산소공급장치를 구비하고 있다. 그와 같은 산소공급장치는 한국등록특허공보 제10-0883802호 등에서 개시된 바와 같이 산소저장용기에 수용된 산소를 일정비율로 토출시켜 어류에 산소를 공급하는 방식으로 흔히 사용된다.

양식장의 어류는 그 성장과정에 따라 필요로 하는 산소량이 차이가 있으므로 작업자가 어류의 성장속도에 따라 산소공급량을 조절해야 한다. 통상 양식장에는 성장속도에 차이가 있는 다수의 분류된 수조가 존재하고 각각의 성장속도에 따라 산소공급량을 조절해야 하므로 작업가가 육안으로 확인하고 토출량을 조절하는 등 불편이 뒤따랐다. 그와 같은 불편 때문에 작업자는 어류의 폐사가 발생하지 않을 정도의 과도한 산소가 항시 배출되도록 조절해 두는 경우가 많고, 그 경우 많은 산소량이 요구되므로 고압이면서 대용량인 액체산소용기를 필요로 한다. 이에, 큰 비용부담과 함께 고압인 액체산소용기의 폭발이 빈번하여 재산상 큰 손실을 입는 경우가 흔히 발생한다.

최근에는 등록특허공보 제10-0440873호와 같이, 대기 중에서 산소를 생산하여 공급하는 산소발생설비가 개발되고 있다. 그와 같은, 산소발생설비는 제올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 높은 농도의 산소를 발생시킬 수 있는 방식으로 지속적으로 산소를 발생시켜 공급할 수 있으므로 고압의 저장용기를 필요로 하지 않아 폭발의 위험성이 없다.

그러나, 양식장에서의 산소공급을 자동화하기 위해서는 대용량이면서도 저압의 산소를 공급할 수 있음과 함께 산소의 순도를 일정수준이상으로 유지할 필요가 있다. 이는 양식수조에 공급되는 산소의 순도가 낮아지면 용존되는 산소량이 감소하여 일순간에 전체 어류의 폐사를 유발할 수 있고, 산소의 순도가 일정하지 않으면 복잡한 제어장치를 별도로 구비해야 하기 때문이다.

따라서, 복잡한 제어장치를 구비하지 않으면서도 산소발생설비에서 생산되어 공급되는 산소가 항상 일정수준이상의 순도를 유지하여 지속적으로 양식수조 등에 안정적으로 공급될 수 있는 시스템을 개발할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 생산되는 산소의 순도를 일정수준이상으로 유지시켜 양식수조 등에 지속적이고 안정적으로 산소를 공급할 수 있는 산소발생장치를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 따른 산소발생장치는, 대기 중으로부터 흡입된 공기를 압축하여 공급하는 압축공기공급부와, 각각이 상기 압축공기공급부로부터 공급받은 압축공기에서 질소를 흡착하고 산소배출유로로 산소농축기체를 배출하며, 서로 병렬로 설치된 다수의 산소발생부와, 상기 다수의 산소발생부에서 질소를 흡착하는 정도를 각각 감지하기 위한 다수의 감지센서와, 상기 산소배출유로에 각각 연결되어 유입된 상기 산소농축기체를 제1연결구와 제2연결구 중 선택된 어느 하나로 각각 배출하는 다수의 유로전환밸브와, 각각의 상기 유로전환밸브의 제1연결구에 연결되어 산소농축기체를 공급받는 산소저장부와, 각각의 상기 유로전환밸브의 제2연결구에 연결되어 상기 산소배출유로의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부로 공급하는 피드백유로와, 상기 다수의 감지센서에서 검출된 감지값을 전달받아 그 감지값이 설정값 이상인 경우에는 상기 제1연결구로 산소농축기체를 공급하도록 연결하고, 설정값 미만인 경우에는 상기 제2연결구로 연결하도록 상기 유로전환밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 감지센서는 상기 다수의 산소발생부의 각 상기 산소배출유로에서 배출되는 산소농축기체의 순도를 각각 측정하는 다수의 산소농도센서일 수 있다.

또한, 상기 감지센서는 상기 다수의 산소발생부를 각각 통과하는 산소농축기체의 압력변화를 측정하는 압력센서로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 피드백유로의 중간에는 어규뮬레이터가 설치되어 상기 산소배출유로의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부로 공급하는 속도를 균일화하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 산소발생장치는 대용량이면서 저압의 산소를 지속적으로 공급할 수 있음과 함께, 질소를 흡착하는 흡착제의 성능이 저하되어 배출되는 산소의 순도가 낮아질 경우, 그 배출되는 산소농축기체를 피드백하여 압축공기공급부로 재유입시키고 있다. 이에 따라, 산소의 농도가 낮은 산소농축기체가 다시 흡착제를 통과함으로써 산소의 농도를 높일 수 있는 바, 산소저장부에 일정농도 이상의 산소기체만을 저장하게 되고, 낮은 농도의 산소농축기체가 유입되어 산소기체의 농도를 희석시키는 문제가 발생하지 않는다.

그와 같은 작용은 다수의 산소발생부를 가진 산소발생장치를 구성하는 경우에서 효과적인 것으로 다수의 산소발생부 중 많은 수의 산소발생부의 성능저하가 한 번에 또는 짧은 기간동안에 나타나는 경우, 양식수조의 일시적인 산소부족문제를 야기할 수 있는 문제점을 해소한다.

또한, 다수의 산소발생부 중 많은 수의 산소발생부의 성능저하가 나타나더라도 해당 산소발생부의 작동이 중단되는 것이 아니라, 산소발생량이 약간 감소하더라도 정상적인 농도의 산소생산은 계속해서 진행될 수 있다.

또한, 산소발생부에 농도가 낮은 산소가 유입됨에 의해, 기존에 저장되어 있던 산소농축기체의 농도가 낮아져 기 저장된 산소농축기체를 방출시키고 다시 생산을 재개해야 하는 비효율과 낭비의 문제를 해소하고 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치의 블록구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유로전환밸브의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치에서 제어부의 제어작용의 순서도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치에서 하나의 산소발생부의 산소농도가 저하된 경우의 작동상태를 설명하는 설명도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소발생장치의 블록구성도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치의 블록구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치는, 대기 중으로부터 흡입된 공기를 압축하여 공급하는 압축공기공급부(20)와, 각각이 상기 압축공기공급부(20)로부터 공급받은 압축공기에서 질소를 흡착하고 산소배출유로(414,424,444)로 산소농축기체를 배출하며, 서로 병렬로 설치된 다수의 산소발생부(41,42,44)와, 상기 다수의 산소발생부(41,42,44)에서 질소를 흡착하는 정도를 각각 감지하기 위한 다수의 감지센서와, 상기 다수의 산소발생부(41,42,44)의 각 산소배출유로(414,424,444)에 각각 연결되고 상기 산소농축기체를 제1연결구(712)와 제2연결구(713) 중 선택된 어느 하나로 배출하는 유로전환밸브(71,72,74)와, 각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제1연결구(712)에 연결되어 산소농축기체를 공급받는 산소저장부(12)와, 각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제2연결구(713)에 연결되어 상기 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부(20)로 공급하는 피드백유로(50)와, 상기 다수의 감지센서에서 검출된 감지값을 전달받아 그 감지값이 설정값 이상인 경우에는 상기 제1연결구(712)로 산소농축기체를 공급하도록 연결하고, 설정값 미만인 경우에는 상기 제2연결구(713)로 연결하도록 상기 유로전환밸브(71,72,74)를 제어하는 제어부(80)를 포함한다.

상기 압축공기공급부(20)는 대기 중으로부터 흡입된 공기를 압축하여 산소발생부(41,42,44)로 공급하고 있다. 압축공기공급부(20)는 공기 중의 미세먼지 등을 제거하는 공기필터(21)와, 공기필터(21)를 통과한 공기를 압축하는 압축기(22)와, 상기 압축기(22)에서 압축된 공기에서 수분을 제거하는 수분필터(23)를 포함한다. 일반적으로 공기를 압축하면 수분이 발생하고 그 수분은 산소발생부(41,42,44)의 흡착제인 제올라이트의 성능저하를 발생시키므로 상기 압축기(22)에서 압축된 공기에 포함되어 있는 수분을 수분필터(23)가 제거하고 있다.

상기 산소발생부(41,42,44)는 다수개가 서로 병렬로 설치되어 질소를 흡착하고 산소농축기체를 배출하고 있다. 하나의 산소발생부(41,42,44)는 압축공기의 유로를 결정하는 솔레노이드밸브(31,32,34)와, 병렬로 설치된 한쌍의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)와, 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 세정작용을 위한 오리피스(413,423,443)와, 한쌍의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에서 교번하여 발생되는 산소농축기체를 산소배출유로(414,424,444)를 통해 배출하기 위한 체크밸브(411,412;421,422;441,442)를 포함한다. 다수의 산소발생부(41,42,44)는 순차적으로 또는 서로 위상차이를 두고 작동함으로써 압축기(22)에서 공급되는 압력을 충분히 받을 수 있고 압축기(22)의 용량도 작은 것을 사용할 수 있다. 또한, 배출되는 산소농축기체의 맥동을 분산시켜 비교적 균일한 속도로 산소저장부(12)에 공급하여 전체적인 시스템에 무리를 주지 않는다.

상기 솔레노이드밸브(31,32,34)는 그 교번되는 작동에 의해 한쌍의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b) 중 일측과 타측으로 순차적으로 압축공기를 공급한다. 일측의 흡착베드(41a,42a,44a)에 압축공기가 공급되는 동안에는 타측의 흡착베드(41b,42b,44b)는 흡착된 질소가 세정작용에 의해 배출구(13)로 배출되도록 유로를 연결한다. 솔레노이드밸브(31,32,34)가 유로를 변경하면 타측의 흡착베드(41b,42b,44b)에 압축공기가 공급되는 동안에는 일측의 흡착베드(41a,42a,44a)는 세정작용에 의해 질소가 배출구(13)를 통해 배출되도록 유로를 연결한다. 솔레노이드밸브(31,32,34)의 유로변경주기는 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b) 내의 흡착제가 질소를 유효하게 흡착하는 시간간격으로 설정되고, 주기적으로 솔레노이드밸브(31,32,34)의 유로를 변경시켜 질소를 다시 배출하는 세정작용이 반복되어야 한다. 각 솔레노이드밸브(31,32,34)는 동시에 작동시키지 않고 작동하는 위상차이를 각각 둠으로써 전체적으로 시간에 따른 산소농축기체의 생산량이 균등화되도록 한다.

상기 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에 사용되는 흡착제는 산소농축기체 대비 질소에 대한 흡착의 선택도가 높은 재질은 모두 가능하며 취급이 용이하고, 흡착효율이 높은 제올라이트가 가장 바람직하다.

상기 오리피스(413,423,443)는 공지된 바와 같이 미세관으로 형성되어 하나의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에서 생산되는 농축산소기체의 일부를 다른 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)로 전달하여 분압차이에 의한 세정작용을 돕는 수단이다.

상기 체크밸브(411,412;421,422;441,442)는 일방향으로의 흐름만을 허용하는 통상의 개폐밸브로서 솔레노이드밸브(31,32,34)가 유로를 교번하여 변경함에 따라, 교번해서 산소농축기체를 배출하는 한쌍의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 산소농축기체를 산소배출유로(414,424,444)로만 유동시키고, 세정작용을 하고 있는 타 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)로 유동하지 않도록 한다.

한편, 상기 감지센서는 질소를 흡착하는 정도를 감지하여 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 성능저하여부를 판단하기 위한 것이다. 본 실시예에서 상기 감지센서는 산소농도센서(61,62,64)가 설치되어 산소발생부(41,42,44)에서 배출되는 산소농축기체의 농도를 측정함으로써 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)가 질소를 흡착하는 정도를 감지하게 된다. 제올라이트흡착제가 포함된 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에서 배출되는 산소농축기체의 농도는 통상 90%이상을 유지할 수 있다. 그러나, 흡착제는 사용기간이 경과함에 따라 그 성능이 서서히 저하되고 특히 수분이 함유된 압축공기가 유입되는 경우에는 그 성능이 현저히 저하되게 된다. 그러한 경우에는 질소의 흡착율이 감소되어 배출되는 산소농축기체의 농도가 50~70%까지 떨어질 수 있다.

이에 따라, 다수의 산소발생부(41,42,44)가 병렬로 설치된 산소발생장치에서 1~2개의 산소발생부(41,42,44)에서 산소농축기체의 농도가 현저히 떨어진 산소농축기체를 산소저장부(12)로 공급하여 산소저장부(12)에서 배출되는 산소농축기체의 품질을 떨어뜨리게 된다.

상기 유로전환밸브(71,72,74)는 제어부(80)의 제어신호에 따라 산소발생부(41,42,44)의 산소배출유로(414,424,444)에서 배출되는 산소농축기체를 산소저장부(12)로 공급하도록 연결하되, 산소농축기체의 산소농도가 설정치 미만인 경우, 예컨대 85%미만에서 유로를 전환하여 압축공기공급부(20)로 공급하기 위하여 피드백유로(50)로 연결시키고 있다.

유로전환밸브(71,72,74)는 도 2와 같이, 통상의 3방밸브가 적합하고, 3방밸브의 유입구에 산소발생부(41,42,44)의 산소배출유로(414,424,444)가 연결되어 유입되고, 배출하는 제1연결구(712) 및 제2연결구(713)는 각각 산소저장부(12)와 피드백유로(50)의 어큐뮬레이터(52)에 연결된다.

유로전환밸브(71,72,74)는 제어부(80)의 제어신호에 의해 제1연결구(712)와 제2연결구(713) 중 어느 하나를 유입구(711)와 연결시키도록 밸브가 전환된다.

한편, 상기 피드백유로(50)는 각각의 유로전환밸브(71,72,74)의 제2연결구(713)에 공통으로 연결되어 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 압축공기공급부(20)로 공급한다. 이는 산소농도센서(61,62,64)에서 감지한 농도치가 설정치보다 낮은 경우, 산소저장부(12)로 공급되지 않고 피드백유로(50)를 통해 압축공기공급부(20)로 재유입되도록 하기 위함이다. 이 과정을 통해 산소농축기체가 더 농축되도록 함으로써 농축된 산소기체를 폐기하지 않고 재사용할 수 있으며, 산소저장부(12)에 모이는 산소기체의 농도를 떨어뜨리지 않게 된다. 상기 피드백유로(50)의 중간에는 어규뮬레이터(52)가 설치되어 상기 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 일시적으로 저장한 후 균일한 속도로 공급하는 것으로, 산소발생부(41,42,44)에서 배출되는 산소는 맥동유동이 발생할 수 있으므로 그 압력을 균등화함으로써 압축기(22)에 가하는 부하를 줄일 수 있다.

상기 제어부(80)는 산소발생부(41,42,44)의 산소발생을 위해 솔레노이드밸브(31,32,34)가 교번하여 유로를 전환하도록 작동을 제어하고, 산소농도센서(61,62,64)의 신호를 전달받아 유로전환밸브(71,72,74)의 유로전환을 제어한다.

즉, 다수의 감지센서에서 검출된 감지값을 전달받아 그 감지값이 설정값 예컨대, 산소순도 85% 이상인 경우에는 제1연결구(712)로 산소농축기체를 공급하도록 연결하고, 설정값 미만인 경우에는 제2연결구(713)로 연결하도록 상기 유로전환밸브(71,72,74)를 제어한다.

한편, 본 실시예의 산소발생장치에는 표시장치(미도시)가 구비되어 제어부(80)는 산소순도가 설정치 미만이어서 유로전환밸브(71,72,74)가 피드백유로(50)로 전환되어 있는 산소발생부(41,42,44)를 특정해서 표시하도록 한다. 이에 따라, 작업자는 점검일에 표시장치에 표시되어 있는 산소발생부(41,42,44)를 발견하고 교체할 수 있으며, 그 교체시점까지 설정값 미만인 산소농축기체는 피드백유로(50)에 의해 압축공기공급부(20)로 재유입되어 더욱 농축된 후 산소저장부(12)로 공급될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 산소발생장치의 작용을 설명한다.

제어부(80)는 압축기(22)를 작동시키고 각 산소발생부(41,42,44)의 솔레노이드밸브(31,32,34)를 주기적으로 교번해서 유로를 변경시킴으로써 산소농축기체를 발생시킨다. 예컨대, 압축기(22)에 의해 압축된 공기를 공급받은 일측의 흡착베드(41a)는 질소를 흡수하여 산소농축기체를 배출하고 체크밸브(411)에 의해 산소배출유로(414)를 통해 유로전환밸브(71)를 경유하여 산소저장부(12)로 공급된다. 일측의 흡착베드(41a)에서 발생된 산소농축기체는 오리피스(413)를 통해 일부가 타측의 흡착베드(41b)에 공급됨으로써 공지된 바와 같이 세정작용을 하여 흡착제로부터 흡착된 질소를 배출하는 작용을 보조한다.

한편, 산소발생부(41)의 솔레노이드밸브(31)가 전환되어 타측의 흡착베드(41b)로 압축공기가 공급되면 타측의 흡착베드(41b)에서 질소를 흡수하여 산소농축기체를 배출하고, 일측의 흡착베드(41a)는 오리피스(413)를 통해 일부의 산소농축기체가 유입되면서 세정작용을 한다. 일측의 흡착베드(41a)에서 빠져나온 질소는 배출구(13)를 통해 외부로 배출된다.

상기와 같이 질소의 흡착에 따른 산소의 농축과 질소의 배출에 따른 세정작용은 제어부(80)가 솔레노이드밸브(31,32,34)를 주기적으로 전환함으로써 일측 및 타측의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에서 서로 바꾸어 반복적으로 발생하고 있다.

한편, 도 3은 제어부(80)가 감지센서인 산소농도센서(61,62,64)로부터 신호를 전단받아 유로전환밸브(71,72,74)를 제어하는 과정을 도시하는 것으로, 각 산소발생부(41,42,44) 단위로 설치된 감지센서 및 산소농도센서(61,62,64)의 각 조합에 대한 제어작용의 순서도이다.

도 3을 참조하면, 산소발생장치가 작동될 경우, 산소농도센서(61,62,64)에 의한 감지값은 일정한 시간동안 계속해서 측정되어 제어부(80)로 전달된다.(S1 및 S2단계) 일정한 시간이 경과한 후에는 측정시간구간 내에서 산소농도의 최고치(dmax)를 산출하고(S3단계), 그 최고치(dmax)가 설정치(D) 이상인 경우에는 상기 과정을 반복해서 수행한다(S4 및 S7단계). 만일 상기 최고치(dmax)가 설정치(D) 미만인 경우에, 제어부(80)는 해당 유로전환밸브(71,72,74)를 전환시켜 제2연결구(713)로 산소농축기체가 유동하도록 유로를 전환시킴으로써 설정치(D) 이하 농도의 산소농축기체가 압축공기공급부(20)로 재유입되어 재농축되도록 한다. 아울러, 표시장치에는 유로전환밸브(71,72,74)가 피드백유로(50)로 전환되어 있는 산소발생부(41,42,44)를 특정해서 식별번호 등으로 표시한다. 이에 따라, 작업자는 점검일에 표시장치에 표시되어 있는 산소발생부(41,42,44)를 발견하고 교체할 수 있으며, 그 교체시점까지 설정값 미만인 산소농축기체가 피드백유로(50)에 의해 압축공기공급부(20)로 재유입되어 더욱 농축된 후 산소저장부(12)로 공급될 것이다.

도 4는 도면부호 42로 표시된 산소발생부(42)의 한쌍의 흡착베드(42a,42b) 중 하나 이상이 수명경과, 제조불량, 습기유입 등의 이유로 질소의 흡착성능이 저하됨으로써 배출되는 산소농축기체의 농도가 현저히 떨어진 경우를 도시하고 있고, 나머지의 산소발생부(41,44)는 정상적으로 작동하고 있다.

이에 따라, 제어부(80)는 해당 유로전환밸브(72)를 전환시켜 산소농축기체를 피드백유로(50)로 배출하고, 피드백유로(50)를 유동하는 산소농축기체는 어큐뮬레이터(52)에 저장된 후, 압축공기공급부(20)의 압축기(22)로 공급되고 있다. 이에 따라, 농도가 낮은 산소농축기체가 산소저장부(12)의 농도를 떨어뜨리지 않고, 피드백유로(50)를 통해 압축공기공급부(20)로 공급되어 재농축됨으로써 산소농도가 일정수준 이상인 산소농축기체만이 산소저장부(12)에 저장된다.

본 장치는 일시 또는 짧은 기간동안에 다수의 산소발생부(41,42,44)의 성능저하가 나타나는 경우에 보다 효과적일 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소발생장치를 도시하고 있다.

본 실시예에서는 상기 감지센서가 다수의 산소발생부(41,42,44)를 각각 통과하는 산소농축기체의 압력변화를 측정하는 압력센서(61′)인 것으로 대체되고 있다.

상기 압력센서(61′)는 각각의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 전후에 설치되어 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에 유입되는 압축공기와 배출되는 산소농축기체의 압력을 측정하여 제어부(80)로 전송하고 제어부(80)는 그 차이값이 정상적 상태를 벗어난 것인지를 판단하여 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 질소흡착성능의 저하여부를 판단하게 된다. 이는 흡착제가 질소흡착율이 저하될 경우, 유입되는 압축공기에서 상당량의 질소를 흡착하지 못하고 통과시켜 압력증가를 유발하게 되므로 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)에 유입 및 유출되는 과정에서의 압력차가 정상적인 타 산소발생부(41,42,44)와 차이가 나거나, 정상범위의 설정치를 벗어나게 된다.

따라서, 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)의 입구측과 출구측에 압력센서(61′)를 각각 설치하여 양자의 압력차를 항상 또는 주기적으로 측정하여 타 산소발생부(41,42,44) 또는 정상범위의 기준치와 비교함으로써 흡착제의 질소흡착율 저하를 간접적으로 판단할 수 있다.

이에 따라, 상기 압력차가 타 산소발생부(41,42,44) 또는 정상범위의 기준치를 벗어나는 경우, 제어부(80)는 해당 유로전환밸브(71,72,74)를 전환시켜 산소농축기체를 피드백유로(50)로 배출하고, 피드백유로(50)를 유동하는 산소농축기체는 어큐뮬레이터(52)에 저장된 후, 압축공기공급부(20)의 압축기(22)로 공급된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

12; 산소저장부 13; 배출구
20; 압축공기공급부 21; 공기필터
22; 압축기 23; 수분필터
31,32,34; 솔레노이드밸브 41,42,44; 산소발생부
41a,41b;42a,42b;44a,44b; 흡착베드 50; 피드백유로
52; 어규뮬레이터 61,62,64; 산소농도센서
61′; 압력센서 71,72,74; 유로전환밸브
80; 제어부 411,412;421,422;441,442; 체크밸브
413,423,443; 오리피스 414,424,444; 산소배출유로
711; 유입구 712; 제1연결구
713; 제2연결구

Claims (4)

1. 대기 중으로부터 흡입된 공기를 압축하여 공급하는 것으로서, 공기필터(21)와 상기 공기필터(21)을 통과한 공기를 압축하는 압축기(22)와 상기 압축기(22)에서 압축된 공기에서 수분을 제거하는 수분필터(23)를 포함하는 압축공기공급부(20);
   각각이 상기 압축공기공급부(20)로부터 공급받은 압축공기에서 질소를 흡착하고 산소배출유로(414,424,444)로 산소농축기체를 배출하도록 한 쌍의 흡착베드(41a,41b;42a,42b;44a,44b)를 구비하는 것으로서, 서로 병렬로 설치되어 있는 다수의 산소발생부(41,42,44);
   상기 다수의 산소발생부(41,42,44)에서 질소를 흡착하는 정도를 각각 감지하기 위한 다수의 감지센서;
   상기 산소배출유로(414,424,444)에 각각 연결되어 유입된 상기 산소농축기체를 제1연결구(712)와 제2연결구(713) 중 선택된 어느 하나로 각각 배출하는 다수의 유로전환밸브(71,72,74);
   각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제1연결구(712)에 연결되어 산소농축기체를 공급받는 산소저장부(12);
   각각의 상기 유로전환밸브(71,72,74)의 제2연결구(713)에 연결되어 상기 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부(20)로 공급하는 것으로서, 상기 공기필터(21)을 통과한 공기와 함께 산소농축기체가 상기 압축기(22)에 유입되도록 상기 압축공기공급부(20)에 연결된 피드백유로(50); 및
   상기 다수의 감지센서에서 검출된 감지값을 전달받아 그 감지값이 설정범위를 벗어난 경우에는 상기 제1연결구(712)로 산소농축기체를 공급하도록 연결하고, 설정범위 이내인 경우에는 상기 제2연결구(713)로 연결하도록 상기 다수의 유로전환밸브(71,72,74)를 각각 제어하는 제어부(80)를 포함하되,
   상기 감지센서는
   상기 다수의 산소발생부(41,42,44)를 각각 통과하는 산소농축기체의 압력변화를 측정하도록 상기 흡착베드의 입구측과 출구측에 각각 설치되는 압력센서(61′)이고,
   상기 감지값은 입구측과 출구측에 각각 설치되는 상기 압력센서의 압력차이며,
   상기 피드백유로(50)의 중간에는 어규뮬레이터(52)가 설치되어 상기 산소배출유로(414,424,444)의 산소농축기체를 상기 압축공기공급부(20)로 공급하는 속도를 균일화하고 있고,
   상기 유로전환밸브(71,72,74)는 3방밸브이며,
   상기 제어부(80)의 제어를 받아 식별번호를 표시할 수 있는 표시장치가 설치되고,
   상기 제어부(80)는,
   상기 다수의 산소발생부(41,42,44) 중, 상기 유로전환밸브가 상기 피드백유로(50)로 전환되어 있는 산소발생부를 특정하는 식별번호를 상기 표시장치에 표시하는 것을 특징으로 하는 산소발생장치
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