KR101346757B1 - Circulating type respiratory apparatus using hollow fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중공사를 이용한 순환형 호흡장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공사를 이용하여 수중에서도 원활하게 호흡할 수 있는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치에 관한 것이다.The present invention relates to a circulatory breathing apparatus using hollow fiber, and more particularly, to a circulatory breathing apparatus using hollow fiber which can smoothly breathe in water using hollow fiber.
레저활동으로 수중에서 스쿠버를 하거나 수상에서 스노클링을 하는 경우, 또는 의료용의 목적으로 환자에게 공기를 공급하는 경우, 수중 또는 수상에서 부유 구조체를 건설하거나 보수하는 등의 경우에 사람에게 공기 공급이 필수적이다.Air supply to a person is essential in the case of recreational activities such as scuba diving in water, snorkelling in water, air supply for patients for medical purposes, construction or maintenance of suspended structures in water or in water .
일반적으로 이러한 경우엔 인체에 공기를 공급하기 위하여, 공기가 보관되는 공기통과 이에 직접 연결된 공기 마스크를 통하여 공기를 공급받고 있다.Generally, in this case, air is supplied to the human body through an air reservoir for holding air and an air mask directly connected to the air reservoir.
그러나, 종래의 공기호흡에 이용되는 공기통은 중량이 커 이동성에 제약이 있고, 일정 크기의 공기통에 압축저장되는 공기만으로는 호흡할 수 있는 시간이 한정되는 문제가 있었다.However, the conventional air cylinder used for air breathing has a problem in that the weight is large and mobility is limited, and the time for breathing is limited only by the air compressed and stored in a predetermined size air cylinder.
뿐만 아니라, 이용전에 공기통에 공기를 압축해서 충전하는 과정이 선행되어야 하고, 부주의로 공기 폭발 가능성이 있는 문제를 안고 있었으나, 이를 해결하지 못하고 있다.In addition, the process of compressing and charging air into the air cylinder before use must be preceded, and there has been a problem that there is a possibility of air explosion carelessly, but it is not solved.
한편, 내경과 외경을 갖는 실린더형의 섬유 구조물 표면에 미세기공이 구비됨으로써, 미세기공을 통하여 특정 기체를 여과하도록 구성된 화학섬유를 중공섬유라고 한다. 일반적으로 이러한 중공섬유는 일반적인 평면형의 필터보다 표면적이 넓고, 처리효율이 높아 오염물질을 여과하여 물을 정화하는 장치의 구성으로 주로 이용되고 있다.On the other hand, by providing micropores on the surface of the cylindrical fiber structure having an inner diameter and an outer diameter, chemical fibers configured to filter a specific gas through the micropores are called hollow fibers. In general, the hollow fiber has a wider surface area and a higher treatment efficiency than a general flat filter, and is mainly used as a device for filtering water to filter contaminants.
이러한 중공섬유 중 기체 또는 액체, 즉, 유체(fluid)의 내부에 포함되는 공기만을 여과하는 중공섬유가 널리 알려져 있으며, 한국등록특허 제10-1044390호에서와 같이 중공섬유를 이용한 호흡장치들이 개발되고 있다.Among these hollow fibers, hollow fibers for filtering only gas or liquid, that is, air contained in a fluid, are widely known, and respirators using hollow fibers are developed as in Korean Patent No. 10-1044390. have.
다만, 현재 개발되고 있는 중공섬유를 이용한 호흡장치 들의 경우에는 공기를 제공하는데에만 초점이 맞추어진 상태로, 우수한 여과효율 구현하기에는 어려움이 있었다.However, in the case of respirators using hollow fibers, which are currently being developed, the focus is only on providing air, and it is difficult to realize excellent filtration efficiency.
(특허문헌 1) KR10-1044390 B1 (Patent Document 1) KR10-1044390 B1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 호흡시에 배출되는 가스를 여과에 참여시킴으로써, 전체적인 공기 여과효율을 향상시킬 수 있는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, by participating in the filtration of the gas discharged at the time of the user's breathing, the circulation type breathing apparatus using a hollow fiber that can improve the overall air filtration efficiency In providing.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 사용자에게 공급되는 공급가스 또는 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시 저장하는 가스저장부; 중공사를 이용하여 물에 포함되는 공기를 여과한 후에 상기 가스저장부에 공급하는 제1여과부; 상기 가스저장부로부터 공급되는 배출가스를 중공사 내부로 유동시키고, 외부로부터 공급되는 물과 중공사 내에서 유동하는 배출가스 간의 가스교환으로부터 여과되는 공기를 상기 가스저장부에 공급하는 제2여과부; 상기 가스저장부로부터 공급가스를 사용자에게 제공하거나, 사용자로부터 배출가스를 상기 가스저장부로 이송하는 가스이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치에 의해 달성된다.According to the present invention, the gas storage unit for temporarily storing the supply gas supplied to the user or the exhaust gas discharged from the user; A first filtration unit which filters the air contained in the water by using hollow fiber and supplies it to the gas storage unit; A second filtration unit for flowing the exhaust gas supplied from the gas storage unit into the hollow fiber and supplying the air filtered from the gas exchange between water supplied from the outside and the exhaust gas flowing in the hollow fiber to the gas storage unit; ; It is achieved by the circulation type breathing apparatus using a hollow fiber; characterized in that it comprises a gas transfer unit for supplying the supply gas from the gas storage unit to the user, or the exhaust gas from the user to the gas storage unit.
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또한, 상기 가스저장부는, 상기 제1여과부와 연결되며, 사용자에게 공급되는 공급가스를 임시 저장하는 제1저장부; 상기 제2여과부와 연결되며, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시 저장하는 제2저장부;를 포함할 수 있다.The gas storage unit may include: a first storage unit connected to the first filtration unit and temporarily storing a supply gas supplied to a user; And a second storage unit connected to the second filtration unit and temporarily storing the exhaust gas discharged from the user.
또한, 상기 제1여과부로의 여과된 공기가 배출되는 단부와 상기 제1저장부를 연결하는 제1연결라인; 상기 제2여과부 내의 중공사와 상기 제2저장부를 연결하는 제2연결라인; 상기 제2여과부의 여과된 공기가 배출되는 단부와 상기 제1저장부를 연결하는 제3연결라인;을 더 포함할 수 있다.In addition, a first connection line connecting the end and the first storage portion is discharged filtered air to the first filter portion; A second connection line connecting the hollow fiber in the second filter part and the second storage part; And a third connection line connecting an end portion at which the filtered air of the second filter part is discharged to the first storage part.
또한, 상기 제2여과부로부터 여과되는 공기에 포함되는 산소농도는 상기 제1여과부로부터 여과되는 공기에 포함되는 산소농도보다 낮을 수 있다.In addition, the oxygen concentration included in the air filtered from the second filtration unit may be lower than the oxygen concentration included in the air filtered from the first filtration unit.
또한, 상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소농도를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a controller for controlling the oxygen concentration included in the supply gas stored in the first storage unit.
또한, 상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소농도를 측정하는 제1측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1측정부의 정보를 이용하여 상기 제1연결라인을 선택적으로 개방 또는 차단할 수 있다.The apparatus may further include a first measuring unit measuring an oxygen concentration included in the supply gas stored in the first storage unit, wherein the controller selectively selects the first connection line by using the information of the first measuring unit. Can be open or blocked.
또한, 상기 제3연결라인 상에 설치되며, 상기 제2여과부로부터 배출되는 공기에 포함되는 산소농도를 측정하는 제2측정부; 상기 제2연결라인과 상기 제3연결라인을 상호 연결하며, 상기 제2측정부의 정보를 이용하여 상기 제3연결라인 내를 유동하는 공기를 제2연결라인으로 이송시키는 바이패스라인;을 더 포함하고, 상기 제어부는 바이패스라인을 개방 또는 차단하여 상기 제2여과부로부터 여과된 공기의 유동방향을 제어할 수 있다.In addition, a second measuring unit installed on the third connection line, for measuring the oxygen concentration contained in the air discharged from the second filtration unit; And a bypass line interconnecting the second connection line and the third connection line and transferring air flowing in the third connection line to the second connection line using information of the second measurement unit. The controller may control the flow direction of the air filtered from the second filter by opening or blocking the bypass line.
본 발명에 따르면, 호흡후에 사람에게 발생하는 가스를 배기하지 않고, 재여과하는데 이용함으로써 전체적인 여과효율이 향상될 수 있는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a circulating breathing apparatus using hollow fiber which can improve the overall filtration efficiency by using it for refiltration without exhausting gas generated in humans after breathing.
또한, 사용자로부터 배출되는 가스가 반복적으로 재순환 여과되도록 제어함으로써, 가스에 포함되는 산소의 농도를 용이하게 제어할 수 있다.Further, by controlling the gas discharged from the user to be repeatedly filtered, the concentration of oxygen contained in the gas can be easily controlled.
또한, 물로부터 여과되는 공기와 사용자로부터 배출되는 가스로부터 여과되는 공기를 혼합하여, 산소 농도를 제어할 수 있다.In addition, the oxygen concentration may be controlled by mixing the air filtered from the water and the air filtered from the gas discharged from the user.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 개략도이고,
도 2는 도 1의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 내부 가스 흐름을 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 도 1의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 제2여과부에서의 가스교환을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 개략도이고,
도 5는 도 4의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 내부 가스 흐름을 개략적을 도시한 것이다.1 is a schematic diagram of a circulating respirator using hollow fiber according to a first embodiment of the present invention,
Figure 2 schematically shows the internal gas flow of the respiratory apparatus using the hollow fiber of Figure 1,
Figure 3 schematically shows the gas exchange in the second filter of the respiratory apparatus using the hollow fiber of Figure 1,
Figure 4 is a schematic diagram of the respiratory apparatus using a circular hollow fiber according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 5 schematically illustrates the internal gas flow of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber of FIG. 4.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the circulating
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a circulating respirator using hollow fiber according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치(100)는 수중에서 중공사(hollow fiber)를 이용하여 공기를 여과하여 사용자에게 공급하기 위한 호흡장치로서, 가스저장부(110)와 제1측정부(120)와 가스이송부(130)와 제1여과부(140)와 제2여과부(150)와 제1연결라인(L1)과 제2연결라인(L2)과 제3연결라인(L3)과 펌프부(미도시)와 제어부(160)를 포함한다.Referring to Figure 1, the
상기 가스저장부(110)는 사용자에게 공급될 공급가스 또는 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시적으로 저장하기 위한 저장탱크로서, 제1저장부(111)와 제2저장부(112)를 포함한다.The
상기 제1저장부(111)는 후술하는 제1여과부(140) 또는 제2여과부(150)로부터 여과되어 사용자에게 공급될 공급가스를 임시적으로 저장하기 위한 공간으로서, 후술하는 가스이송부(130)와 연결된다.The
상기 제2저장부(112)는 가스이송부(130)와 연결되어 사용자가 숨을 내쉬는 경우에 발생하는 배출가스를 임시적으로 저장하기 위한 공간이다.The
즉, 제1저장부(111)에 저장되는 공급가스는 높은 농도의 산소(O2)와 낮은 농도의 이산화탄소(CO2) 농도를 갖고, 제2저장부(112)에 저장되는 배출가스는 낮은 농도의 산소와 높은 농도의 이산화탄소 농도를 갖는다.That is, the supply gas stored in the
한편, 본 실시예에서 전체적인 가스저장부(110)는 용기의 형태로 제작되고, 내부가 제1저장부와 제2저장부로 분할되는 구조를 가지는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 동일한 용기에서 두 저장영역이 서로 완전히 밀폐되는 것이 아니라 일부만 분할되는 구조로 형성될 수도 있고, 제1저장부(111)와 제2저장부(112)가 별도의 용기로 제작될 수도 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the entire
상기 제1측정부(120)는 제1저장부(111) 내에 설치되어, 임시 저장되는 공급가스의 산소농도를 측정하기 위한 것으로서, 이러한 산소농도 정보는 후술하는 제어부(160)에 전달된다.The
상기 가스이송부(130)는 상술한 가스저장부(110)와 사용자를 상호 연결하여 가스가 이송되기 위한 이송통로를 제공하는 것으로서, 공급관(131)과 배출관(132)과 통합관(133)을 포함한다.The
상기 공급관(131)은 일단이 제1저장부(111)에 연결되고 타단은 후술하는 통합관(133)에 연결되어, 사용자에게 전달되는 공급가스의 이송경로로 이용된다. 한편, 공급관(131)에는 소정의 일방밸브(1-way valve)가 장착되어, 제1저장부(111)로부터 사용자 측으로만 이동할 수 있도록 공급가스의 이동방향을 제한하는 것이 바람직하다.One end of the
상기 배출관(132)은 일단이 제1저장부(111)에 연결되고 타단은 후술하는 통합관(133)에 연결되어, 사용자로부터 배출되는 공급가스의 이송경로로 이용된다. 배출관(132)에는 소정의 일방밸브가 장착되어, 사용자로부터 제2저장부(112) 측으로만 이동할 수 있도록 배출가스의 이동방향을 제한하는 것이 바람직하다.One end of the
상기 통합관(133)은 배출관(132)과 공급관(131)을 통합하여 사용자와 연결되는 경로를 단일화하는 배관이다. 한편, 통합관(133)의 단부에는 사용자로의 수중 호흡을 용이하게 할 수 있도록 소정의 마스크(미도시)가 마련될 수 있다.The integrated
상기 제1여과부(140)는 수중에서 공급되는 물로부터 공기를 여과하여 제1저장부(111)로 전달하기 위한 것으로서, 케이싱의 내부에 공기여과를 위한 중공사 다발이 설치되는 형태로 마련된다.The
상기 제2여과부(150)는 상술한 제1여과부(140)와 동일한 구조로 마련되나, 제1여과부(140)와는 다소 다른 기능을 수행한다. 즉, 제2여과부(150)는 물로부터 공기를 여과하여 제1저장부(111)에 공급하는 것을 제1여과부와 유사하지만, 외부로부터의 물을 공급받는 외에도 제2저장부(112)에 저장되어 있는 배출가스를 공급받아 가스교환을 통하여 이를 재여과하는 역할을 수행한다.The
다시 설명하면, 제2여과부(150)는 사용자가 내쉰 숨에 포함되는 가스를 그대로 방출하는 것이 아니라, 이를 재여과함으로써 여과시 불필요하게 발생할 수 있는 손실을 줄이고, 여과효율을 향상시키는 것이다.In other words, the
상기 제1연결라인(L1)은 제1여과부(140)와 제1저장부(111)를 연결하기 위한 통로의 배관이다. 제1연결라인(L1)은 제1여과부(140)의 여과된 공기가 배출되는 쪽 단부를 제1저장부(111)와 연결하는 구조를 갖는다. 한편, 제1연결라인(L1)의 내부에는 유동로를 개방 또는 차단하기 위한 별도의 개폐밸브가 설치될 수 있으며 이는 후술하는 제어부(160)에 의하여 제어될 수 있다.The first connection line L 1 is a pipe of a passage for connecting the
즉, 제1저장부(111)의 산소농도가 미리 설정된 값을 웃도는 경우에는 사용자의 산소중독으로 인한 피해를 방지하기 위하여 제1연결라인(L1)을 차단하되, 산소농도가 미리 설정된 값에 도달하지 못한 경우에는 제1연결라인(L2)을 개방하여 제1여과부(140)로부터 여과된 공기가 제1저장부(111)에 도달할 수 있도록 한다.That is, when the oxygen concentration of the
상기 제2연결라인(L2)은 제2여과부(150)와 제2저장부(112)를 연결하기 위한 통로의 배관이다. 제2연결라인(L2)은 제2저장부(112)를 제2여과부(150)의 물이 유입되는 쪽 단부에 연결하는데, 더욱 자세히는, 제2연결라인(L2)이 제2여과부(150) 내의 중공사와 연결되도록 한다. The second connection line L 2 is a pipe of a passage for connecting the
따라서, 제2저장부(112)로부터 제2연결라인(L2)을 통하여 공급되는 배출가스는 제2여과부(150)의 중공사 내부를 유동하게 된다.Therefore, the exhaust gas supplied from the
상기 제3연결라인(L3)은 제1여과부(140)의 제2저장부(112)를 연결하기 위한 통로의 배관이다. 즉, 제3연결라인(L3)은 제2여과부(150)의 여과된 공기가 배출되는 쪽 단부를 제1저장부(111)와 연결하는 구조를 갖는다.The third connection line L 3 is a pipe of a passage for connecting the
상기 펌프부(미도시)는 전원을 공급받아 제1여과부(140)와 제2여과부(150)의 내부로 물을 강제 이송시키기 위한 장비이다.The pump unit (not shown) is a device for forcibly transporting water into the
상기 제어부(160)는 제1측정부(120)를 통하여 측정되는 산소농도 정보를 통하여 제1연결라인(L1)을 개방 또는 차단 제어함으로써, 제1저장부(111) 내에 임시 저장되는 공급가스의 산소농도를 미리 설정된 값을 갖도록 제어하기 위한 것이다.
The
지금부터는 상술한 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of the first embodiment of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber described above will now be described.
도 2는 도 1의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 내부 가스 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows the internal gas flow of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber of Figure 1;
먼저, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 펌프부(미도시)에 의하여 제1여과부(140) 내로 물이 공급되면, 제1여과부(140)의 중공사 다발은 물속에 포함되는 공기를 여과하고, 여과된 공기는 제1연결라인(L1)을 통하여 제1저장부(111)에 임시적으로 저장되고, 이러한 방식으로 제1저장부(111)에 저장되는 가스를 공급가스라 한다.First, as shown in FIG. 2 (a), when water is supplied into the
여기서, 사용자가 호흡을 시작하면 가스이송부(130)를 통하여 공급가스는 사용자에게 공급된다. 동시에, 공급가스를 들이마신 후의 사용자가 숨을 내쉬면서 가스가 발생하고 가스이송부(130)를 통하여 제2저장부(112)에 임시적으로 저장되며, 호흡 후에 사용자로부터 배출되는 가스를 배출가스라 한다.Here, when the user starts to breathe, the supply gas is supplied to the user through the
한편, 제1저장부(111)에 저장되는 공급가스에는 대략 0.03%의 이산화탄소와 21%의 산소가 포함되어 있으며, 제2저장부(112)에 저장되는 배출가스에는 대략 4% 정도의 이산화탄소와 16%정도의 산소가 포함된다. On the other hand, the supply gas stored in the
사용자는 호흡시 공기에 포함되는 모든 산소를 소진하는 것은 아니므로, 날숨에 포함되는 가스에는 다량의 산소가 포함되어 있고, 본 실시예에서는 이를 그대로 배기하는 것이 아니라 재여과함으로써 여과효율을 향상시키는데, 이에 대해서는 하기에서 설명한다.Since the user does not exhaust all the oxygen contained in the air during respiration, the gas included in the exhalation contains a large amount of oxygen, and in this embodiment, the filtration efficiency is improved by re-filtering instead of exhausting it as it is. This will be described below.
즉, 이러한 배출가스는 제2연결라인(L2)을 통하여 제2여과부(150) 내의 중공사로 전달된다. 동시에, 제2여과부(150)는 외부로부터 물을 공급받는데, 제2여과부(150) 내의 중공사를 유동하는 배출가스와 외부로부터 공급되는 물 사이는 중공사를 중심으로 서로 가스교환이 이루어진다.That is, the discharge gas is delivered to the hollow fiber in the
도 3은 도 1의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 제2여과부에서의 가스교환을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 3 schematically shows the gas exchange in the second filter of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber of FIG.
도 3을 참조하여 다시 설명하면, 배출가스에 포함되는 이산화탄소(CO2)는 중공사를 통하여 물 쪽으로 이동하고, 물에 포함되는 산소(O2)는 중공사를 통하여 배출가스 쪽으로 이동한다. 따라서, 상술한 가스교환으로 인하여, 제2여과부(150) 중공사 내부를 유동하는 배출가스의 이산화탄소 농도는 낮아지고 산소농도는 높아진 상태의 공기로 배출된다. Referring again to FIG. 3, carbon dioxide (CO 2 ) included in the exhaust gas moves toward water through hollow fiber, and oxygen (O 2 ) included in water moves toward exhaust gas through hollow fiber. Therefore, due to the above-described gas exchange, the carbon dioxide concentration of the exhaust gas flowing inside the hollow fiber of the
상술한 가스교환 과정을 통하여 제2여과부(150)로부터 여과된 공기는 제3연결라인(L3)을 통하여 제1저장부(111)에 저장된다. 즉, 제1여과부(140)로부터 여과된 공기와 제2여과부(150)로부터 여과된 공기가 제1저장부(111)에서 혼합되어 공급가스를 형성한다.The air filtered from the
한편, 제2여과부(150)는 다소 높은 이산화탄소의 농도를 갖는 가스로부터 물과의 가스교환을 통하여 여과한 공기를 제공하므로, 제2여과부(150)로부터 여과된 공기에 포함되는 산소의 농도는 제1여과부(140)로부터 여과된 공기에 포함되는 산소의 농도보다 낮게 형성된다. On the other hand, since the
본 실시예에서는 제1여과부(140)에 의하여 여과된 공기에 포함되는 산소의 농도는 23%, 제2여과부(150)에 의하여 여과된 공기에 포함되는 산소의 농도는 19%인 것으로 가정한다.In the present embodiment, it is assumed that the concentration of oxygen contained in the air filtered by the
이러한 과정에서, 제1측정부(120)는 제1저장부(111)에 저장되는 공급가스의 농도를 실시간으로 측정하여 제어부(160)에 전달하고, 제어부(160)는 제1측정부(120)로부터 제공되는 정보를 통하여 제1저장부(140) 내의 산소농도가 21%에 미치지 못하는 경우에는 제1연결라인(L1)을 개방하여 제1여과부(140)로부터 여과된 공기를 지속적으로 유입시킨다.In this process, the
반대로, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 제1저장부(111) 내의 산소농도가 21%를 웃도는 경우에 제어부는 제1연결라인(L1)을 차단하여 제1여과부(140)로부터 여과된 공기의 유입을 막되, 제2여과부(150)로부터 여과된 공기만을 제공받는다.On the contrary, as shown in FIG. 2 (b), when the oxygen concentration in the
따라서, 본 실시예에 의하면, 호흡 후에 발생하는 가스를 그대로 배기하지 않고, 재여과하여 이용함으로써 여과효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 물로부터 한번 이상 여과된 후에 호흡에 이용된 가스를 재이용함으로써, 물로부터 다시 원천적으로 공기를 여과하는데 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 것이다.Therefore, according to this embodiment, the filtration efficiency can be improved by refiltering and using the gas generated after the respiration, without exhausting it as it is. In other words, by reusing the gas used for respiration after being filtered from the water at least once, it is possible to reduce the energy consumed to filter the air from the water again.
또한, 제어부(160)를 이용하여 사용자에 공급되는 공급가스의 산소농도를 미리 설정된 값으로 쉽게 조절할 수 있다.In addition, the oxygen concentration of the supply gas supplied to the user using the
한편, 본 실시예에 상술한 각 위치에서의 산소농도의 값은 본 실시예의 동작의 설명의 편의를 위한 예로서, 상기에서 기재된 산소농도의 값이 제한되는 것은 아니다.
In addition, the value of the oxygen concentration in each position mentioned above in this embodiment is an example for convenience of description of the operation | movement of this embodiment, The value of oxygen concentration described above is not restrict | limited.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치(200)에 대하여 설명한다.Next, a circulating
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram of a circulatory breathing apparatus using hollow fiber according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사를 이용한 순환형 호흡장치(200)는 수중에서 중공사를 이용하여 공기를 여과하여 사용자에게 공급하기 위한 호흡장치로서, 가스저장부(110)와 제1측정부(120)와 가스이송부(130)와 제1여과부(140)와 제2여과부(150)와 제1연결라인(L1)과 제2연결라인(L2)과 제3연결라인(L3)과 제2측정부(270)와 바이패스라인(LB)과 펌프부(미도시)와 제어부(260)를 포함한다.Referring to Figure 4, the
다만, 본 실시예의 가스저장부(110)와 제1측정부(120)와 가스이송부(130)와 제1여과부(140)와 제2여과부(150)와 제1연결라인(L1)과 제2연결라인(L2)과 제3연결라인(L3)과 펌프부(미도시)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.However, the
상기 제2측정부(270)는 제3연결라인(L3)에 설치되어, 제3연결라인(L3) 내를 유동하는 공기의 산소농도를 측정하기 위한 센서이다.The
상기 바이패스라인(LB)은 제2연결라인(L2)과 제3연결라인(L3)을 연통시키는 배관으로서, 제3연결라인(L3) 내를 유동하는 공기에 포함되는 산소농도가 설정된 값 이하인 경우에는 이러한 공기를 제2연결라인(L2) 측으로 강제 이송시켜 재여과를 거치도록 함으로써, 제2여과부(150)에 의하여 여과되어 제1저장부(111)에 저장되는 공기에 포함되는 산소농도를 증가시킨다.The bypass line (L B ) is a pipe connecting the second connection line (L 2 ) and the third connection line (L 3 ), the oxygen concentration contained in the air flowing in the third connection line (L 3 ). Is less than or equal to the set value, the air is forced to the second connection line (L 2 ) side to be subjected to re-filtration, the air is filtered by the
상기 제어부(260)는 제1실시예에서와 같이 제1연결라인(L1)을 제어할 뿐만 아니라, 본 실시예에서는 제2측정부(270)로부터의 정보를 전달받아 바이패스라인(LB)을 개방 또는 차단제어함으로써, 제2여과부(150)로부터 여과되는 공기에 포함되는 산소농도를 제어한다.
The
지금부터는 상술한 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 제2실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of the second embodiment of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber described above will now be described.
도 5는 도 4의 중공사를 이용한 순환형 호흡장치의 내부 가스 흐름을 개략적을 도시한 것이다.FIG. 5 schematically illustrates the internal gas flow of the recirculating breathing apparatus using the hollow fiber of FIG. 4.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 제2여과부(150)로부터 여과된 공기는 제3연결라인(L3)을 통하여 제1저장부(111)에 저장된다.As shown in FIG. 5 (a), in the present embodiment, the air filtered from the
이러한 과정에서, 제2측정부(270)는 제2여과부(150)로부터 여과된 공기에 포함되는 산소농도를 실시간으로 측정하여 이러한 정보를 제어부(260)에 전달한다. 이때, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제어부(260)는 이러한 정보를 통하여 산소농도가 미리 설정된 값에 도달하지 못하는 경우에는 바이패스라인(LB)을 개방하여 이미 여과된 공기를 제2연결라인(L2) 측으로 이송시킴으로써, 재여과 과정을 거치도록 한다.In this process, the
즉, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 제어부(260)가 반복순환 시킴으로써, 산소농도를 1차적으로 제어한 후에 제1저장부(111)에 저장할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 제2여과부(150)로부터 여과되는 산소농도를 낮추거나 높임으로써, 제1저장부(111)에 최종 저장되는 공급가스에 포함되는 산소의 농도를 적절하게 제어할 수 있다.
That is, by repeatedly circulating the discharge gas discharged from the user, the
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
110 : 가스저장부 120 : 제1측정부
130 : 가스이송부 140 : 제1여과부
150 : 제2여과부 160 : 제어부
L1 : 제1연결라인 L2 : 제2연결라인
L3 : 제3연결라인110: gas storage unit 120: first measuring unit
130: gas transfer unit 140: first filtration unit
150: second filter 160: control unit
L 1 : first connection line L 2 : second connection line
L 3 : 3rd connection line
Claims (7)
중공사를 이용하여 물에 포함되는 공기를 여과한 후에 상기 가스저장부에 공급하는 제1여과부;
상기 가스저장부로부터 공급되는 배출가스를 중공사 내부로 유동시키고, 외부로부터 공급되는 물과 중공사 내에서 유동하는 배출가스 간의 가스교환으로부터 여과되는 공기를 상기 가스저장부에 공급하는 제2여과부;
상기 가스저장부로부터 공급가스를 사용자에게 제공하거나, 사용자로부터 배출가스를 상기 가스저장부로 이송하는 가스이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.A gas storage unit for temporarily storing a supply gas supplied to a user or an exhaust gas discharged from the user;
A first filtration unit which filters the air contained in the water by using hollow fiber and supplies it to the gas storage unit;
A second filtration unit for flowing the exhaust gas supplied from the gas storage unit into the hollow fiber and supplying the air filtered from the gas exchange between water supplied from the outside and the exhaust gas flowing in the hollow fiber to the gas storage unit; ;
And a gas transfer unit configured to provide a supply gas to the user from the gas storage unit, or to transfer the discharge gas from the user to the gas storage unit.
상기 가스저장부는,
상기 제1여과부와 연결되며, 사용자에게 공급되는 공급가스를 임시 저장하는 제1저장부; 상기 제2여과부와 연결되며, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시 저장하는 제2저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.The method of claim 1,
The gas storage unit,
A first storage unit connected to the first filtration unit and temporarily storing a supply gas supplied to a user; And a second storage unit connected to the second filtration unit and temporarily storing the exhaust gas discharged from the user.
상기 제1여과부로의 여과된 공기가 배출되는 단부와 상기 제1저장부를 연결하는 제1연결라인; 상기 제2여과부 내의 중공사와 상기 제2저장부를 연결하는 제2연결라인; 상기 제2여과부의 여과된 공기가 배출되는 단부와 상기 제1저장부를 연결하는 제3연결라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.3. The method of claim 2,
A first connection line connecting an end portion at which the filtered air to the first filter portion is discharged and the first storage portion; A second connection line connecting the hollow fiber in the second filter part and the second storage part; And a third connection line connecting the end portion from which the filtered air of the second filter part is discharged to the first storage part. 2.
상기 제2여과부로부터 여과되는 공기에 포함되는 산소농도는 상기 제1여과부로부터 여과되는 공기에 포함되는 산소농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Oxygen concentration contained in the air filtered from the second filtration unit is lower than the oxygen concentration contained in the air filtered from the first filtration unit circulating breathing apparatus using hollow fiber.
상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소농도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.5. The method of claim 4,
And a control unit for controlling the oxygen concentration included in the supply gas stored in the first storage unit.
상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소농도를 측정하는 제1측정부; 를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1측정부의 정보를 이용하여 상기 제1연결라인을 선택적으로 개방 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.The method of claim 5,
A first measuring unit measuring an oxygen concentration included in the supply gas stored in the first storage unit; Further comprising:
The control unit is a circular type breathing apparatus using hollow fiber, characterized in that for selectively opening or blocking the first connection line using the information of the first measuring unit.
상기 제3연결라인 상에 설치되며, 상기 제2여과부로부터 배출되는 공기에 포함되는 산소농도를 측정하는 제2측정부; 상기 제2연결라인과 상기 제3연결라인을 상호 연결하며, 상기 제2측정부의 정보를 이용하여 상기 제3연결라인 내를 유동하는 공기를 제2연결라인으로 이송시키는 바이패스라인;을 더 포함하고,
상기 제어부는 바이패스라인을 개방 또는 차단하여 상기 제2여과부로부터 여과된 공기의 유동방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 순환형 호흡장치.The method of claim 5,
A second measuring unit installed on the third connection line and measuring oxygen concentration included in air discharged from the second filtering unit; And a bypass line interconnecting the second connection line and the third connection line and transferring air flowing in the third connection line to the second connection line using information of the second measurement unit. and,
The control unit is a circulation type breathing apparatus using hollow fiber, characterized in that for controlling the flow direction of the air filtered from the second filter by opening or blocking the bypass line.
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