KR101410020B1 - 질소 발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질소 발생기에 관한 것으로, 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생기를 포함하여 이루어지되 외부기기의 질소 사용량에 도달하면 콤프레셔의 작동 운행을 정지시킬 수 있도록 콤프레셔의 공급 교체시간을 제어하는 타이머 자동 조절부가 포함된 질소 발생기에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 질소 발생기는, 대기중에 흡입된 공기를 질소발생기에 압축공기를 공급하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제1 탱크; 상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제2 탱크; 및 상기 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 배치되어 유입공기 중에 포함된 산소를 흡착하기 위한 흡착제; 상기 제1 탱크와 제2 탱크로부터 교대로 질소를 공급받아 저장하는 질소 저장부; 외부기기에 연결되는 연결수단을 포함함으로써 상기 질소 저장부에서 배출된 질소를 외부기기에 주입시키는 가스배출부; 상기 질소 저장부 및 질소발생기를 제어하면서 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부에 포함된 구성으로 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지를 위해 제1 탱크와 제2 탱크에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔의 공급 교체시간을 제어하는 타이머 자동 조절부; 를 포함한다.

Description

질소 발생기{Nitrogen gas generation device}
본 발명은 질소 발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생기를 포함하여 이루어지되 외부기기의 질소 사용량에 도달하면 콤프레셔의 작동 운행을 정지시킬 수 있도록 콤프레셔의 공급 교체시간을 제어하는 타이머 자동 조절부가 포함된 질소 발생기에 관한 것이다.
일반적으로 질소가스는 각종 금속의 열처리와 화학플랜트, 배관, 탱크와 설비나 용기 내부의 함유물과 화학적ㆍ물리적 반응을 일으키지 않는 불활성가스로서, 철강 및 금속, 석유화학, 반도체, 의약품, 식품 등의 제조공정에 널리 이용되고 있다.
상술한 질소 발생기에 대한 선행기술들을 살펴보면 다음과 같다.
종래 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0733067에는 "질소 발생기"가 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
상기 종래기술은 압축공기입구, 질소출구, 산소배출구가 형성된 질소분리막과, 에어 콤프레셔(115)와, 상기 산소배출구에 접속되는 진공펌프(113)와, 상기 에어 콤프레셔(115)와 상기 압축공기입구 사이에 접속되는 에어탱크(170)와, 상기 에어탱크(170)의 압력을 감지하는 압력센서(180)와 상기 압력센서(180)로부터 인가받아 상기 에어 콤프레셔(115)와 상기 진공펌프(113)를 제어하는 제어부(190)를 포함하여 구성되어 있기 때문에, 진공펌프(113)로 질소분리막의 산소를 강제적으로 추출하여 고순도의 질소를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(190)에 의해 제어되는 솔레노이드밸브(130)가 구비되어 있어, 에어펌프의 작동시 원활히 기동할 수 있다.
이러한 종래의 질소 발생기는 그 구조가 복잡하여, 제작 단가가 높아지고, 다루기 어려운 문제점이 있다.
그리고, 종래의 질소 발생기는 작은 량의 질소 생산량일 때와 많은 량의 일 때도 항상 많은 량의 압축공기를 계속해서 공급하는 문제점이 있다.
이렇게, 에어 콤프레셔를 계속 가동시키기 때문에 전력 소모가 많으며, 압축공기 낭비가 많은 문제점이 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생기를 포함하여 이루어지되 외부기기의 질소 사용량에 도달하면 콤프레셔의 작동 운행을 정지시킬 수 있도록 타이머 자동 조절부에 의해 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm으로 유지되면서 제1 탱크와 제2 탱크에 공급되는 압축공기의 공급 교체시간을 가변적으로 제어하는 질소 발생기를 제공하는데 있다.
따라서, 상기 타이머 자동 조절부는 압축공기 공급 교체시간에 따라 콤프레셔 운행을 중지하도록 하는 질소 발생기를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 질소 발생기는, 대기중에 흡입된 공기를 질소발생기에 압축공기를 공급하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제1 탱크; 상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제2 탱크; 및 상기 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 배치되어 유입공기 중에 포함된 산소를 흡착하기 위한 흡착제; 상기 제1 탱크와 제2 탱크로부터 교대로 질소를 공급받아 저장하는 질소 저장부; 외부기기에 연결되는 연결수단을 포함함으로써 상기 질소 저장부에서 배출된 질소를 외부기기에 주입시키는 가스배출부; 상기 질소 저장부 및 질소발생기를 제어하면서 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부에 포함된 구성으로 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지하면서 제1 탱크와 제2 탱크에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔의 공급 교체시간을 제어하는 타이머 자동 조절부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 타이머 자동 조절부는, 외부기기의 질소 사용량 변동에 따라 질소발생기의 질소 생산량을 가변적으로 가동하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 타이머 자동 조절부는, 외부기기의 질소 사용량에 따라 질소를 생산하기 위해 공급되는 압축공기량을 가변적으로 공급하도록 제1 탱크와 제2 탱크의 공급 교체시간을 조절하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 타이머 자동 조절부는, 제1 탱크와 제2 탱크에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔의 공급 교체시간을 60분, 90분, 120분, 150분, 180분, 210분, 240분으로 압축공기 공급량을 가변적으로 조절하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 타이머 자동 조절부는, 압축공기 공급 교체시간에 따라 콤프레셔 운행을 중지한다.
본 발명에 따르면, 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생기를 포함하여 이루어지되 외부기기의 질소 사용량에 도달하면 타이머 자동 조절부에 의해 콤프레셔의 작동 운행을 정지시켜 과전력 소비를 줄일 수 있으며, 콤프레셔의 수명을 보다 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 질소발생기에서 사용의 목표치에 도달하면 콤프레셔의 작동을 멈추게 하거나 조절하여 필요할 때마다 질소를 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 외부기기에서 필요한 질소량 만큼에 필요한 압축공기를 공급하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 질소 발생기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 질소 발생기를 도시한 개략도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 질소 발생기는 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생기를 포함하여 이루어지되 외부기기의 질소 사용량에 도달하면 콤프레셔의 작동 운행을 정지시킬 수 있도록 타이머 자동 조절부에 의해 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm으로 유지되면서 제1 탱크와 제2 탱크에 공급되는 압축공기의 공급 교체시간을 가변적으로 제어하는 장점이 있다.
따라서, 상기 타이머 자동 조절부는 압축공기 공급 교체시간에 따라 콤프레셔 운행을 중지하도록 하는 질소 발생기를 제어한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 질소 발생기는 콤프레셔(110), 제1 탱크(120), 제2 탱크(130), 흡착제(140), 가스배출부(150), 제어부(180), 타이머 자동 조절부(190)를 포함한다.
먼저 상기 콤프레셔(110)는 대기중에 흡입된 공기를 질소발생기(100)에 압축공기를 공급하도록 마련된다.
상기 콤프레셔(110)에 의해 압축된 공기를 상기 질소발생기(100)에 공급하는 공급배관이 제1 탱크(120) 및 제2 탱크(130)와 연결된다.
상기 제1탱크(120)는 콤프레셔(110)로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리한다.
그리고, 제2 탱크(130)는 콤프레셔(110)로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리한다.
이때, 상기 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)의 내부에는 흡착제가(140) 배치되어 유입공기 중에 포함된 산소를 흡착한다.
상기 흡착제(140)는 산소를 흡착하여 질소만을 배출한다,
상기 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)로부터 생성된 질소는 질소 저장부(150)로 공급된다.
상기 질소 저장부(150)는 질소를 제1 탱크(120)에서 제2 탱크(130)로 이동하고, 상기 제2 탱크(130)에서 공급받는다.
상기 질소 저장부(150)에도 흡착제(140)가 배치되어 남아 있는 산소를 흡착하여 고순도 질소만을 공급한다.
상기 질소는 질소 저장부(150)와 연결된 외부기기(170)로 주입한다.
이때, 상기 외부기기(170)에 연결되는 연결수단으로 가스배출구(160)가 구성되며, 상기 가스배출구(160)는 질소 저장부(150)에서 배출된 질소를 외부기기(170)에 주입시킨다.
이러한, 질소 저장부(150) 및 질소발생기(100) 등은 제어부(180)에서 제어한다.
상기 제어부(180)는 질소 저장부(150) 및 질소발생기(100)를 제어하면서 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지하도록 제어한다.
상기 제어부(180)에 의해 산소의 농도를 변화시키고, 산소 농도가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
상기 제어부(180)는 콤프레셔(110)의 정상적인 작동을 확인하고, 질소량 및 산소 농도를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(180)는 타이머 자동 조절부(190)를 포함한다.
상기 타이머 자동 조절부(190)는 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm로 일정하게 유지되도록 하면서, 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔(110)의 공급 교체시간을 제어한다.
즉, 상기 타이머 자동 조절부(190)가 O2 PPM(농도)를 100으로 세팅하고, 제1 탱크(120)와 제2탱크(130)의 교체 시간을 늘려주면 콤프레셔(110)의 압축공기가 적게 공급된다.
상기 타이머 자동 조절부(190)는 외부기기(170)의 질소 사용량 변동에 따라 질소발생기(100)의 질소 생산량을 가변적으로 가동하는 것이다.
일예로 기존의 질소발생기와 본 발명의 질소발생기를 비교하면,
기존의 질소발생기는 질소 10ℓ를 생산할 때 콤프레셔에서 압축 공기를 10ℓ를 필요로 하나, 질소 1ℓ를 생산할 때도 콤프레셔에서 압축 공기를 10ℓ를 필요로 하게 된다.
그러나, 본 발명의 질소발생기(100)는 질소 10ℓ를 생산할 때 콤프레셔(110)에서 압축 공기를 10ℓ를 공급한다.
또는, 질소발생기(100)에서 질소 1ℓ를 생산할 때 콤프레셔(110)에서 압축 공기를 1ℓ를 공급한다.

기존의 질소발생기
본 발명의 질소발생기

압축공기
ℓ/hr
질소
ℓ/hr
O2 PPM
압축공기
ℓ/hr
질소
ℓ/hr
O2 PPM

64,212
12,000
100
64,212
12,000
100

63,182
11,000
80
53,133
11,000
100

62,358
10,000
50
47,272
10,000
100

60,576
9,000
30
42,343
9,000
100
여기서, 소비자는 O2 농도는 낮은 수치를 요구하지 않는다.
위 표 1에서 볼 수 있듯이 O2 PPM을 100으로 세팅으로 하였을 경우 기존의 질소발생기와 동일한 질소를 생산하는데 본 발명의 압축공기는 기존의 질소발생기 보다 30% 절약된다.
구체적으로, 기존의 질소발생기는 O2 PPM가 세팅되지 않은 상태로 O2 PPM가 떨어지면 콤프레셔를 계속 가동하여 질소 생산량을 늘려야 한다.
그러나, 본 발명의 질소발생기(100)는 O2 PPM을 100으로 세팅으로 하게 되면, 기존의 질소발생기의 질소 생산량이 같아도 압축공기 압력은 떨어지게 된다. 적은 압력으로도 기존의 질소발생기와 같은 질소를 생산할 수 있다.
콤프레셔(110)를 계속 가동할 필요가 없다.
이때, O2 PPM을 100 이하로 떨어지면 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)에 콤프레셔(110)에서 압축공기를 교대로 공급하는 시간을 늘린다.
즉, 상기 타이머 자동 조절부(190)는 외부기기(170)의 질소 사용량에 따라 질소를 생산하기 위해 공급되는 압축공기량을 가변적으로 공급하도록 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)의 공급 교체시간을 조절한다.
여기서, 상기 타이머 자동 조절부(190)는 제1 탱크(120)와 제2 탱크(130)에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔(110)의 공급 교체시간을 60분, 90분, 120분, 150분, 180분, 210분, 240분으로 압축공기 공급량을 가변적으로 조절한다.
이같이, 상기 타이머 자동 조절부(190)는 제어부(180)의 O2 PPM을 100으로 유지시키고 산소 압력이 100 이하로 떨어지면 작동하여 콤프레셔(110)의 작동을 교체시간 단위로 작동을 하게 하면서 O2 PPM을 100으로 유지 압력이 되면 자동으로 전원을 차단하여 콤프레셔(110) 작동이 멈추도록 한다.
이같이, 상기 타이머 자동 조절부(190)는 압축공기 공급 교체시간에 따라 콤프레셔(110) 운행을 중지하여 콤프레셔(110)를 계속 가동하지 않아 전력 소모를 줄이게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 간주되어야 할 것이다.
100:질소발생기 110:콤프레셔
120:제1 탱크 130:제2 탱크
140:흡착제 150:질소 저장소
160:가스배출부 170:외부기기
180:제어부 190:타이머 자동 조절부

Claims (5)

  1. 대기중에 흡입된 공기를 질소발생기에 압축공기를 공급하는 콤프레셔;
    상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제1 탱크;
    상기 콤프레셔로부터 압축 공기를 공급받아 질소를 분리하는 제2 탱크; 및
    상기 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 배치되어 유입공기 중에 포함된 산소를 흡착하기 위한 흡착제;
    상기 제1 탱크와 제2 탱크로부터 교대로 질소를 공급받아 저장하는 질소 저장부;
    외부기기에 연결되는 연결수단을 포함함으로써 상기 질소 저장부에서 배출된 질소를 외부기기에 주입시키는 가스배출부;
    상기 질소 저장부 및 질소발생기를 제어하면서 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도가 100ppm을 유지하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부에 포함된 구성으로 상기 외부기기의 질소 사용량 변동에 따라 질소발생기의 질소 생산량을 가변적으로 가동하고, 상기 제1 탱크와 제2 탱크의 내부에 공급되는 산소농도를 100ppm으로 유지하며, 상기 외부기기의 질소 사용량에 따라 질소를 생산하기 위해 공급되는 압축공기량을 가변적으로 공급하도록 제1 탱크와 제2 탱크에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔의 공급 교체시간을 제어하는 타이머 자동 조절부; 를 포함하는 질소 발생기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타이머 자동 조절부는,
    제1 탱크와 제2 탱크에 압축공기를 교대로 공급하는 콤프레셔의 공급 교체시간을 60분, 90분, 120분, 150분, 180분, 210분, 240분으로 압축공기 공급량을 가변적으로 조절하는 것을 포함하는 질소 발생기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타이머 자동 조절부는,
    압축공기 공급 교체시간에 따라 콤프레셔 운행을 중지하는 것을 특징으로 하는 질소 발생기.
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