KR101498269B1 - Nitrogen generator - Google Patents

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조준행
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a nitrogen generator that can be miniaturized, have nitrogen production efficiency improved, produce nitrogen stably and have power consumption reduced. The present invention relates to a nitrogen generator comprising a compressor for compressing air; a temperature adjustment part for adjusting the temperature of the compressed air, which has been discharged from the compressor, in a predetermined range of temperature; two or more nitrogen separation tanks for receiving the compressed air, of which the temperature has been adjusted, from the temperature adjustment part and separating nitrogen; an adsorbent accommodated in each of the nitrogen separation tanks to adsorb oxygen contained in the compressed air; a nitrogen storage part for receiving the nitrogen alternately from each of the nitrogen separation tanks and storing the nitrogen; and a control part for controlling the compressed air, of which the temperature has been adjusted, to be supplied from the temperature adjustment part alternately to each of the nitrogen separation tanks.

Description

질소 발생기 {NITROGEN GENERATOR}Nitrogen generator {NITROGEN GENERATOR}

본 발명은 질소 발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 흡착제를 이용하여 공기 중의 질소를 추출하여 배출하는 질소 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen generator, and more particularly, to a nitrogen generator for extracting and discharging nitrogen in air using an adsorbent.

일반적으로, 질소 가스는 각종 금속의 열처리와 화학플랜트, 배관, 탱크와 설비나 용기 내부의 함유물과 화학적 반응 및 물리적 반응을 일으키지 않는 불활성가스로서, 철강 및 금속, 석유화학, 반도체, 의약품, 식품 등의 제조공정에 널리 이용되고 있다.In general, nitrogen gas is an inert gas that does not cause chemical reaction or physical reaction with the heat treatment of various metals and chemical plants, piping, tanks, equipment, or contents inside the vessel, and is used in steel and metals, petrochemicals, semiconductors, And the like.

이러한 질소 가스는 상온에서는 무색, 무미, 무취의 기체로서 안정적인 형태로 존재하며, 다른 원소와 반응하지 않는 불연성을 성질을 가진다.Such nitrogen gas exists as a colorless, tasteless, and odorless gas at room temperature in a stable form, and has a nonflammable property that does not react with other elements.

근래, 공기로부터 산소를 우선적으로 흡착하여 고순도의 질소를 발생시키는 질소 발생기가 알려져 있다.2. Description of the Related Art In recent years, a nitrogen generator for adsorbing oxygen preferentially from air to generate nitrogen of high purity has been known.

이와 같이 흡착제를 이용하여 질소를 생산하는 질소 발생기에 대한 선행기술이 한국특허등록 제10-1410020호에 개시되어 있다.A prior art for a nitrogen generator for producing nitrogen using an adsorbent is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1410020.

선행기술에 개시된 바와 같이, 종래의 질소 발생기는 대기 중의 공기를 흡입하여 압축한 압축 공기를 흡착제가 수용된 제1 탱크와 제2 탱크를 순차적으로 거쳐, 흡착제를 통해 압축 공기에 함유된 산소를 흡착시켜 질소를 추출하여 배출하는 구성을 가진다.As described in the prior art, the conventional nitrogen generator sucks compressed air sucked by air in the atmospheric air through sequentially the first tank and the second tank containing the adsorbent, and adsorbs the oxygen contained in the compressed air through the adsorbent And nitrogen is extracted and discharged.

그런데, 종래의 질소 발생기는 외기의 온도 변화에 따른 압축된 공기의 온도 변동에 의해, 질소의 생산 효율이 저하되고, 안정적으로 질소를 생산할 수 없는 문제점이 있다.However, in the conventional nitrogen generator, the production efficiency of nitrogen is lowered due to the temperature fluctuation of the compressed air in accordance with the temperature change of the outside air, and there is a problem that nitrogen can not be stably produced.

즉, 압축된 공기의 온도가 일정 온도 이상이거나 이하인 경우, 발생되는 질소의 순도와 연관하여 압축 공기로부터의 질소 생산 효율이 저하되므로, 이에 다량의 흡착제가 소요되거나, 다량의 압축 공기를 필요로 하게 되고, 또한 콤프레서의 가동이 증대되어 동력 소비가 증대되는 문제점이 있다.That is, when the temperature of the compressed air is equal to or higher than a predetermined temperature, the efficiency of nitrogen production from the compressed air is reduced in association with the purity of generated nitrogen, so that a large amount of adsorbent is required or a large amount of compressed air is required Further, the operation of the compressor is increased, and the power consumption is increased.

또한, 종래의 질소 발생기는 압축된 공기의 온도에 대응하여 다량의 흡착제가 소요됨에 따라 질소를 분리하기 위한 탱크의 사이즈를 크게 제작해야 하므로, 전체적으로 장치의 크기가 증대되는 문제점이 있다.In addition, since the conventional nitrogen generator requires a large amount of adsorbent corresponding to the temperature of the compressed air, the size of the tank for separating nitrogen must be made large, which increases the size of the apparatus as a whole.

국내등록특허공보 제10-1410020호(발명의 명칭: 질소 발생기, 공고일: 2014.06.13.)Korean Patent Registration No. 10-1410020 (Nitrogen generator, publication date: 2014.06.13.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 질소를 분리하기 위한 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 유지함으로써, 흡착제의 사용량이 감소되어 질소분리탱크의 사이즈가 작아져, 전체적인 장치를 소형화할 수 있고, 또한 질소의 생산 효율을 향상시키고, 안정적으로 질소를 생산할 수 있으며, 동력 소비도 줄일 수 있는 질소 발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for reducing the amount of adsorbent to be used, It is another object of the present invention to provide a nitrogen generator capable of improving the production efficiency of nitrogen, stably producing nitrogen, and reducing power consumption.

본 발명의 목적은, 공기를 압축하는 콤프레서; 상기 콤프레서로부터 배출된 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 조절하는 온도 조절부; 상기 온도 조절부로부터 온도 조절된 압축 공기를 받아, 질소를 분리하는 한 쌍 이상의 질소분리탱크; 상기 각 질소분리탱크에 수용되어, 상기 압축 공기에 함유된 산소를 흡착하는 흡착제; 상기 각 질소분리탱크로부터 교대로 질소를 공급받아 저장하는 질소 저장부; 및 상기 온도 조절부로부터 온도 조절된 압축 공기를 상기 각 질소분리탱크에 교대로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는, 질소 발생기에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention is to provide a compressor for compressing air; A temperature controller for controlling the temperature of the compressed air discharged from the compressor to a predetermined temperature range; A pair of nitrogen separation tanks for receiving the temperature-controlled compressed air from the temperature regulator and separating nitrogen; An adsorbent accommodated in each of the nitrogen separation tanks and adsorbing oxygen contained in the compressed air; A nitrogen storage unit for receiving and storing nitrogen from the respective nitrogen separation tanks alternately; And a control section for controlling the supply of the temperature-regulated compressed air from the temperature regulating section alternately to each of the nitrogen separation tanks.

여기서, 상기 온도 조절부는 상기 압축기로부터 제공된 압축 공기의 온도를 18℃∼23℃의 범위 내에서 조절하여 배출할 수 있다.Here, the temperature regulator may regulate the temperature of the compressed air provided from the compressor within a range of 18 ° C to 23 ° C.

상기 제어부는 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도에 따라 상기 각 질소발생탱크로 공급되는 압축 공기량을 제어할 수 있다.The control unit can control the amount of compressed air supplied to each of the nitrogen generating tanks according to the concentration of nitrogen discharged from the respective nitrogen separation tanks.

상기 제어부는 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 높을 경우 해당 질소분리탱크로 공급되는 압축 공기의 공급시간을 증대시키고, 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 낮을 경우 해당 질소분리탱크로 공급되는 압축 공기의 공급 시간을 단축할 수 있다.Wherein the control unit increases the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tank when the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks is higher than the predetermined concentration, When the concentration is lower than the set concentration, the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tank can be shortened.

본 발명에 따르면, 질소를 분리하기 위한 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 유지함으로써, 흡착제의 사용량이 감소되어 질소분리탱크의 사이즈가 작아져, 전체적인 장치를 소형화할 수 있고, 또한 질소의 생산 효율을 향상시키고, 안정적으로 질소를 생산할 수 있으며, 동력 소비도 줄일 수 있다.According to the present invention, by keeping the temperature of the compressed air for separating nitrogen at a constant temperature range, the amount of the adsorbent to be used is reduced and the size of the nitrogen separation tank is reduced, thereby making it possible to miniaturize the entire apparatus, Can be improved, the nitrogen can be stably produced, and the power consumption can also be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 질소 발생기를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a nitrogen generator according to the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 따른 질소 발생기를 도시한 개략도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 질소 발생기는 콤프레서(11), 온도 조절부(21), 한 쌍의 질소분리탱크(31a,31b), 흡착제(41), 질소 저장부(51), 제어부(71)를 포함한다.1 is a schematic diagram showing a nitrogen generator according to the present invention. As shown in the figure, the nitrogen generator according to the present invention includes a compressor 11, a temperature regulator 21, a pair of nitrogen separation tanks 31a and 31b, an adsorbent 41, a nitrogen reservoir 51, And a control unit 71.

콤프레서(11)는 대기 중의 공기를 흡입하여 압축한다. 콤프레서(11)는 통상의 왕복동식 압축기, 스크류 압축기, 스크롤 압축기, 리니어 압축기 등이 적용될 수 있다.The compressor 11 sucks in air and compresses the air. The compressor 11 may be a conventional reciprocating compressor, a screw compressor, a scroll compressor, a linear compressor, or the like.

콤프레서(11)에 의해 압축된 공기는 제1 배관(5)을 통하여 온도 조절부(21)로 제공된다. The air compressed by the compressor (11) is supplied to the temperature regulating part (21) through the first pipe (5).

온도 조절부(21)는 콤프레서(11)로부터 배출된 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 조절하여 배출한다. 온도 조절부(21)는 압축 공기와 열교환하여 압축 공기를 냉각시키는 냉매가 유동하는 냉매관, 또는 압축 공기를 가열하는 히팅 코일, 또는 냉매관과 히팅 코일 둘 다를 포함할 수 있다.The temperature adjusting unit 21 adjusts the temperature of the compressed air discharged from the compressor 11 to a predetermined temperature range and discharges it. The temperature regulating section 21 may include a refrigerant tube through which the refrigerant for cooling the compressed air flows by heat exchange with the compressed air, or a heating coil for heating the compressed air, or both the refrigerant tube and the heating coil.

한편, 아래의 〔그래프 1〕에는 탄소분자체(carbon molecular sieve)로 이루어진 흡착제(41)를 이용하여 질소 분리시 압축 공기의 온도에 따라 예컨대, 압축 공기의 온도가 20℃인 경우와 50℃인 경우의 질소 생산량과, 에어 팩터(air/N₂)의 영향에 대해 시험한 결과가 도시되어 있다. 본 시험에서의 흡착제는 직경이 0.9∼1.5mm이고, 부피밀도(bulk density)는 630∼660g/l이며, 경도가 360N/granule인 탄소분자체를 사용하였다.On the other hand, in the graph 1 below, the adsorbent 41 made of a carbon molecular sieve is used. According to the temperature of the compressed air during nitrogen separation, for example, when the temperature of the compressed air is 20 ° C or 50 ° C And the influence of the air factor (air / N 2) are shown. The adsorbent used in this test was a carbon powder having a diameter of 0.9 to 1.5 mm, a bulk density of 630 to 660 g / l and a hardness of 360 N / granule.

〔그래프 1〕[Graph 1]

Figure 112014077870682-pat00001

Figure 112014077870682-pat00001

〔그래프 1〕에 도시된 바와 같이, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 20℃이고 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도(질소 순도)가 99.5％일 때 질소의 생산량은 150㎥/hr이고, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 50℃이고 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 때 질소의 생산량은 135㎥/hr인 것을 알 수 있다. 결과적으로, 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 때, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 20℃일 경우 50℃일 경우보다 15㎥/hr 정도 더 생산된다는 것을 알 수 있다.The temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 20 占 폚 and the concentration of nitrogen (nitrogen purity) discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5% When the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 50 ° C and the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5% It can be seen that the production amount of nitrogen is 135 m 3 / hr. As a result, when the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5% and the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 20 ° C, / hr. < / RTI >

또한, 〔그래프 1〕에 도시된 바와 같이, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 20℃이고 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 때 에어팩트(air fact)는 2.7(air/N₂), 즉 공기에서 질소생산비율(N₂/air)은 37％이며, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 50℃이고 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 때 에어팩트는 3.3(air/N₂), 즉 공기에서 질소생산비율(N₂/air)은 30％이다. 결과적으로, 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 경우, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 20℃일 때가 압축공기의 온도가 50℃일 때보다 공기에서 질소의 생산비율이 7％ 더 향상된다는 것을 알 수 있다.Also, as shown in [Graph 1], when the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 20 ° C and the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5% The air fact is 2.7 (air / N₂), that is, the nitrogen production rate (N₂ / air) is 37%, the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 50 ° C., The air factor is 3.3 (air / N₂) when the concentration of nitrogen discharged from the separation tanks 31a and 31b is 99.5%, that is, the nitrogen production rate (N₂ / air) in air is 30%. As a result, when the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5%, when the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 20 ° C, It can be seen that the production rate of nitrogen in the air is improved by 7% more than in the case of.

이와 같이, 질소분리탱크(31a,31b)로부터 배출되는 질소의 농도가 99.5％일 때, 질소분리탱크(31a,31b)로 유입되는 압축 공기의 온도가 20℃ 전후일 경우, 질소의 생산량이 가장 많게 된다.Thus, when the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is 99.5% and the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is around 20 ° C, It becomes a lot.

따라서, 본 발명에 따른 질소 발생기의 온도 조절부(21)는 압축 공기의 온도를 18℃∼23℃의 범위 내에서 조절하여 배출한다.Therefore, the temperature regulator 21 of the nitrogen generator according to the present invention regulates the temperature of the compressed air within the range of 18 to 23 占 폚.

온도 조절부(21)로부터 압축 공기의 온도를 18℃ 미만으로 온도 조절하거나 23℃초과로 온도 조절하여 배출하는 경우, 질소의 생산량이 줄어들 뿐만 아니라 흡착제(41)를 통한 질소의 생산 효율이 저하된다. 또한, 질소 생산량을 증대시키기 위해 종래와 같이 다량의 흡착제(41)가 필요하거나, 콤프레서(11)의 가동시간을 증대시키게 된다. 그리고, 흡착제(41)를 수용하는 질소분리탱크(31a,31b)의 사이즈가 커지게 되어 전체적으로 장치가 대형화되며, 동력 소비가 증대된다.When the temperature of the compressed air is controlled from the temperature adjusting unit 21 to less than 18 ° C or the temperature is controlled to be higher than 23 ° C, the production of nitrogen is reduced and the production efficiency of nitrogen through the adsorbent 41 is lowered . Also, in order to increase the nitrogen production amount, a large amount of adsorbent 41 is required as in the prior art, or the operation time of the compressor 11 is increased. Further, the size of the nitrogen separation tanks 31a and 31b accommodating the adsorbent 41 is increased, so that the apparatus is enlarged as a whole, and the power consumption is increased.

따라서, 온도 조절부(21)로부터 압축 공기의 온도를 18℃∼23℃의 범위 내에서 조절하여 배출함에 따라, 소량의 흡착제(41)만으로도 질소의 생산 효율이 향상되고, 질소를 안정적으로 생산할 수 있게 되며, 또한 질소분리탱크(31a,31b)의 사이즈가 작아져, 전체적인 장치를 소형화할 수 있고, 콤프레서(11)의 가동 시간이 줄어들게 되어 동력 소비도 줄일 수 있게 된다.Therefore, by regulating the temperature of the compressed air from the temperature regulating section 21 within the range of 18 ° C to 23 ° C and discharging it, it is possible to improve the production efficiency of nitrogen with only a small amount of the adsorbent 41 and to produce nitrogen stably And the size of the nitrogen separation tanks 31a and 31b is reduced. As a result, the entire apparatus can be downsized, and the operation time of the compressor 11 can be reduced, thereby reducing power consumption.

온도 조절부(21)로부터 온도 조절된 압축 공기는 한 쌍의 질소분리탱크(31a,31b)로 제공된다.The compressed air whose temperature has been adjusted from the temperature regulating portion 21 is supplied to the pair of nitrogen separation tanks 31a and 31b.

온도 조절부(21)와 한 쌍의 질소분리탱크(31a,31b)를 연결하는 제2 배관(7)에는 온도 조절부(21)로부터 배출되는 압축 공기량을 제어하는 유량제어밸브(23)가 마련되어 있다. 유량제어밸브(23)는 질소분리탱크(31a,31b)에 대응하여 각각 마련된다. 또한, 제2 배관(7)에는 온도 조절부(21)로부터 배출되는 압축 공기의 온도를 측정하는 온도센서(25)가 마련되어 있다.A flow control valve 23 for controlling the amount of compressed air discharged from the temperature regulating unit 21 is provided in the second pipe 7 connecting the temperature regulating unit 21 and the pair of nitrogen separation tanks 31a and 31b have. The flow control valves 23 are provided corresponding to the nitrogen separation tanks 31a and 31b, respectively. The second pipe 7 is provided with a temperature sensor 25 for measuring the temperature of the compressed air discharged from the temperature regulating unit 21.

한 쌍의 질소분리탱크(31a,31b)는 온도 조절부(21)로부터 온도 조절된 압축 공기를 받아, 질소를 분리한다. 여기서, 질소분리탱크(31a,31b)는 한 쌍 이상으로 마련하여 질소의 순도 및 생산량을 높이는 것이 바람직하다.The pair of nitrogen separation tanks 31a and 31b receives the temperature-controlled compressed air from the temperature regulator 21 and separates nitrogen. Here, it is preferable to provide at least one pair of nitrogen separation tanks 31a and 31b to increase the purity and production amount of nitrogen.

흡착제(41)는 각 질소분리탱크(31a,31b)에 수용되며, 압축 공기 중에 함유된 산소만을 흡착하여 질소만을 배출한다.The adsorbent 41 is accommodated in each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b, and adsorbs only oxygen contained in the compressed air to exhaust only nitrogen.

여기서, 흡착제(41)는 고순도의 질소를 생산하기 위해 탄소분자체(carbon molecular sieve)를 사용하는 것이 바람직하며, 그 이유는 탄소분자체에 산소가 질소 보다 수십 내지 수백 배 이상 빠른 속도로 흡착되기 때문이다.It is preferable that the adsorbent 41 uses a carbon molecular sieve to produce nitrogen of high purity because oxygen is adsorbed at a rate of several tens to several hundred times higher than that of nitrogen .

즉, 탄소분자체에 대한 산소의 흡착속도와 질소의 흡착속도 차이로 인하여 산소는 탄소분자체에 빠르게 흡착되는 반면, 질소는 흡착되지 못하고 탄소분자체를 투과하게 되어, 고순도의 질소를 생산할 수 있게 된다.That is, due to the difference between the adsorption rate of oxygen to the carbon molecular sieve and the adsorption rate of nitrogen, oxygen is rapidly adsorbed on the carbon molecular sieve, while nitrogen is not adsorbed and permeates the carbon molecular sieve, thereby producing high purity nitrogen.

각 질소분리탱크(31a,31b)에서 발생된 질소는 질소 저장부(51)로 제공된다.Nitrogen generated in each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b is supplied to the nitrogen storage portion 51. [

질소 저장부(51)는 각 질소분리탱크(31a,31b)로부터 발생된 질소를 교대로 공급받아 저장하며, 기밀 유지된 탱크로 이루어진다.The nitrogen storage part 51 is configured to store and supply the nitrogen generated from each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b in an alternate manner and kept in a hermetic state.

한편, 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 질소 저장부(51)로 질소를 공급하는 제3 배관(9)에는 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 발생된 질소가 각 질소분리탱크(31a,31b)로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(53)가 마련된다. 또한, 각 질소분리탱크(31a,31b)에 연결된 제3 배관(9)에는 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 각각 분리된 질소의 농도를 측정하는 질소농도측정센서(55)가 마련되어 있다.Nitrogen generated in the respective nitrogen separation tanks 31a and 31b is supplied to the third pipe 9 for supplying nitrogen to the nitrogen storage portion 51 in each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b in the respective nitrogen separation tanks 31a , And 31b, respectively. The third pipe 9 connected to the nitrogen separation tanks 31a and 31b is provided with a nitrogen concentration measuring sensor 55 for measuring the concentration of nitrogen separated from each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b.

질소 저장부(51)에 저장된 질소는 질소 유량계(61)를 거쳐 가스 배출부(65)를 통해 외부로 배출된다.The nitrogen stored in the nitrogen storage portion 51 is discharged to the outside through the gas discharge portion 65 via the nitrogen flow meter 61.

제어부(71)는 온도 조절부(21)로부터 온도 조절된 압축 공기를 각 질소분리탱크(31a,31b)에 교대로 공급하도록 유량제어밸브(23)를 제어한다. 예컨대, 최종 배출된 질소의 사용량에 따라 제어부(71)는 유량제어밸브(23)를 제어하여, 각 질소분리탱크(31a,31b)로 공급되는 압축 공기량을 제어한다.The control unit 71 controls the flow rate control valve 23 so as to alternately supply the temperature-regulated compressed air from the temperature regulating unit 21 to each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b. For example, the control unit 71 controls the flow rate control valve 23 to control the amount of compressed air supplied to each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b in accordance with the amount of the finally discharged nitrogen.

또한, 제어부(71)는 제2 배관(7)에 마련된 온도센서(25)에 의해 측정된 온도 데이터에 의거하여, 온도 조절부(21)로부터 배출되는 압축 공기의 온도가 일정 온도 범위 내로 조절되도록 온도 조절부(21)를 제어한다.The control unit 71 controls the temperature of the compressed air discharged from the temperature regulating unit 21 to be controlled within a predetermined temperature range based on the temperature data measured by the temperature sensor 25 provided in the second pipe 7 And controls the temperature regulating unit 21.

그리고, 제어부(71)는 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 높을 경우, 해당 질소분리탱크(31a,31b)로 공급되는 압축 공기의 공급시간을 증대시켜 예컨대, 해당 질소분리탱크(31a,31b)에서의 압축 공기의 체류 시간을 단축시켜, 분리되는 질소의 농도를 조절한다. 그리고, 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 낮을 경우, 해당 질소분리탱크(31a,31b)로 공급되는 압축 공기의 공급 시간을 단축시켜 예컨대, 해당 질소분리탱크(31a,31b)에서의 압축 공기의 체류 시간을 연장시켜, 분리되는 질소의 농도를 조절한다. 좀 더 구체적으로, 제어부(71)는 해당 질소분리탱크(31a,31b)와 연계된 유량제어밸브(23)를 제어하여, 압축 공기의 공급시간을 질소의 농도 변화에 따라 일정 시간 간격으로 예컨대, 시간을 설정한 초 간격으로 늘리거나 줄일 수 있는 인버터기능이 포함되어 있다. 이로써, 질소의 생산 효율을 향상시키고, 안정적으로 질소를 생산할 수 있게 된다.The control unit 71 increases the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tanks 31a and 31b when the concentration of nitrogen discharged from the nitrogen separation tanks 31a and 31b is higher than the predetermined concentration For example, the retention time of the compressed air in the nitrogen separation tanks 31a and 31b is shortened to adjust the concentration of the separated nitrogen. When the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b is lower than the predetermined concentration, the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tanks 31a and 31b is shortened, The residence time of the compressed air in the separation tanks 31a and 31b is extended to adjust the concentration of the separated nitrogen. More specifically, the control unit 71 controls the flow rate control valve 23 associated with the nitrogen separation tanks 31a and 31b to adjust the supply time of the compressed air at predetermined time intervals, for example, Includes inverter function that can increase or decrease the time in seconds. As a result, the production efficiency of nitrogen can be improved and nitrogen can be stably produced.

또한, 제어부(71)는 질소 발생기의 질소 사용량이 없을 시 설정된 질소의 농도, 설정된 압력, 그리고 설정된 시간에 도달하면, 질소 발생기는 멈추어 대기상태가 된다. 예컨대, 가스 배출부(65)를 통해 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 낮거나, 또는 질소의 압력이 설정된 압력보다 낮을 경우, 제어부(71)는 콤프레서(11)가 구동되도록 제어한다. 이 때, 제어부(71)는 각 질소분리탱크(31a,31b)로의 압축 공기의 공급 교대운전시간이 초기 설정된 시간으로 리셋되어 운전되도록 제어한다. 또한, 제어부(71)는 교대 운전시간이 늘었다가 질소 사용량이 급격하게 늘어난 경우, 교대시간은 초기 설정된 시간으로 리셋되어 운전되도록 제어한다. If the control unit 71 reaches the set concentration of nitrogen, the set pressure, and the set time when there is no nitrogen use amount of the nitrogen generator, the nitrogen generator stops and enters the standby state. For example, when the concentration of nitrogen discharged through the gas discharging portion 65 is lower than the set concentration or the pressure of nitrogen is lower than the set pressure, the control portion 71 controls the compressor 11 to be driven. At this time, the control unit 71 controls the supply alternate operation time of the compressed air to the nitrogen separation tanks 31a and 31b to be reset to the initial set time. In addition, when the amount of nitrogen used is rapidly increased after the alternating operation time is increased, the control unit 71 controls the alternating time to be reset to the initial set time and operated.

또한, 본 발명에 따른 질소 발생기는 질소 발생기의 정격 유량보다 많은 유량의 사용시 알람이 발생될 수 있다.
In addition, the nitrogen generator according to the present invention may generate an alarm when the flow rate is larger than the rated flow rate of the nitrogen generator.

이러한 구성에 의하여, 제어부(71)의 제어 신호에 의해 콤프레서(11)가 구동되면, 대기 중의 공기는 콤프레서(11)에 의해 압축되며, 압축된 공기는 제1 배관(5)을 통하여 온도 조절부(21)로 제공된다.With this configuration, when the compressor 11 is driven by the control signal of the control unit 71, air in the atmosphere is compressed by the compressor 11, and the compressed air is supplied to the temperature control unit (21).

온도 조절부(21)로 유입된 압축 공기는 일정 온도 범위로 온도 조절된 후 예컨대, 18℃∼23℃로 조절된 후, 제2 배관(7)에 마련된 유량제어밸브(23)를 통해 각 질소분리탱크(31a,31b)로 교대로 제공된다.After the temperature of the compressed air flowing into the temperature regulating unit 21 is adjusted to a predetermined temperature range and then adjusted to 18 ° C to 23 ° C, And are alternately supplied to the separation tanks 31a and 31b.

이 때, 제어부(71)는 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 높을 경우, 해당 질소분리탱크(31a,31b)로 공급되는 압축 공기의 공급시간을 증대시켜, 분리되는 질소의 농도를 조절한다. 그리고, 각 질소분리탱크(31a,31b)에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 낮을 경우, 해당 질소분리탱크(31a,31b)로 공급되는 압축 공기의 공급 시간을 단축시켜, 분리되는 배출되는 질소의 농도를 조절한다.At this time, when the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b is higher than a predetermined concentration, the control unit 71 sets the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tanks 31a and 31b to Thereby adjusting the concentration of the separated nitrogen. When the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks 31a and 31b is lower than the predetermined concentration, the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tanks 31a and 31b is shortened, The concentration of nitrogen is controlled.

한편, 각 질소분리탱크(31a,31b)로 유입된 압축 공기는 각 질소분리탱크(31a,31b)에 수용된 흡착제(41)에 의해 산소만이 흡착된 후, 일정 농도를 갖는 질소가 각 질소분리탱크(31a,31b)로부터 질소 저장부(51)로 모이게 된다.On the other hand, the compressed air flowing into the nitrogen separation tanks 31a and 31b is adsorbed only by oxygen by the adsorbent 41 contained in the nitrogen separation tanks 31a and 31b, And is collected from the tanks 31a and 31b into the nitrogen storage portion 51. [

질소 저장부(51)에 모인 질소는 사용자의 니즈에 따라 질소 유량계(61)를 거쳐, 가스 배출부(65)를 통해 외부로 배출된다.Nitrogen collected in the nitrogen storage part 51 is discharged to the outside through the gas discharge part 65 via the nitrogen flow meter 61 according to the needs of the user.

여기서, 가스 배출부(65)를 통해 외부로 배출되는 질소의 농도는 도시하지 않은 배관을 통해 산소를 질소 저장부(51)에 혼입하여 조절될 수도 있다.
Here, the concentration of nitrogen discharged to the outside through the gas discharge portion 65 may be adjusted by mixing oxygen into the nitrogen storage portion 51 through a pipe (not shown).

이와 같이, 본 발명에 따르면, 질소 분리를 위해 질소분리탱크로 유입되는 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 유지함으로써, 흡착제의 사용량이 감소되어 질소분리탱크의 사이즈가 작아져, 전체적인 장치를 소형화할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by keeping the temperature of the compressed air flowing into the nitrogen separation tank for nitrogen separation at a constant temperature range, the amount of the adsorbent to be used is reduced and the size of the nitrogen separation tank is reduced, .

또한, 질소의 생산 효율을 향상시키고, 안정적으로 질소를 생산할 수 있으며, 콤프레서의 가동 시간이 줄어들게 되어 동력 소비도 줄일 수 있게 된다.In addition, it is possible to improve the production efficiency of nitrogen, stably produce nitrogen, reduce the operation time of the compressor, and reduce power consumption.

한편, 전술한 실시예에서는 질소분리탱크가 한 쌍만 마련되는 것으로 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 질소분리탱크는 세 개 이상 마련될 수도 있다.Meanwhile, in the above-described embodiments, only one pair of nitrogen separation tanks are provided. However, the present invention is not limited thereto, and three or more nitrogen separation tanks may be provided.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

11 : 콤프레서 21 : 온도 조절부
23 : 유량제어밸브 25 : 온도센서
31a,31b : 질소분리탱크 41 : 흡착제
51 : 질소 저장부 53 : 체크밸브
55 : 질소농도측정센서 61 : 질소 유량계
65 : 가스 배출부 71 : 제어부11: compressor 21: temperature control unit
23: Flow control valve 25: Temperature sensor
31a, 31b: Nitrogen separation tank 41: Adsorbent
51: Nitrogen storage part 53: Check valve
55: nitrogen concentration measuring sensor 61: nitrogen flow meter
65: gas discharge part 71: control part

Claims (4)

공기를 압축하는 콤프레서;
상기 콤프레서로부터 배출된 압축 공기의 온도를 일정 온도 범위로 조절하는 온도 조절부;
상기 온도 조절부로부터 온도 조절된 압축 공기를 받아, 질소를 분리하는 한 쌍 이상의 질소분리탱크;
상기 각 질소분리탱크에 수용되어, 상기 압축 공기에 함유된 산소를 흡착하는 흡착제;
상기 각 질소분리탱크로부터 교대로 질소를 공급받아 저장하는 질소 저장부; 및
상기 온도 조절부로부터 온도 조절된 압축 공기를 상기 각 질소분리탱크에 교대로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 온도 조절부는 상기 콤프레서로부터 제공된 압축 공기의 온도를 18℃∼23℃의 범위 내에서 조절하여 배출하는, 질소 발생기.A compressor for compressing air;
A temperature controller for controlling the temperature of the compressed air discharged from the compressor to a predetermined temperature range;
A pair of nitrogen separation tanks for receiving the temperature-controlled compressed air from the temperature regulator and separating nitrogen;
An adsorbent accommodated in each of the nitrogen separation tanks and adsorbing oxygen contained in the compressed air;
A nitrogen storage unit for receiving and storing nitrogen from the respective nitrogen separation tanks alternately; And
And a control unit for controlling the supply of the temperature-regulated compressed air to the respective nitrogen separation tanks alternately,
Wherein the temperature regulator regulates the temperature of the compressed air provided from the compressor within a range of 18 ° C to 23 ° C. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도에 따라 상기 각 질소발생탱크로 공급되는 압축 공기량을 제어하는, 질소 발생기.The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the amount of compressed air supplied to each of the nitrogen generating tanks according to the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks. 제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 높을 경우 해당 질소분리탱크로 공급되는 압축 공기의 공급시간을 증대시키고, 상기 각 질소분리탱크에서 분리되어 배출되는 질소의 농도가 설정된 농도보다 낮을 경우 해당 질소분리탱크로 공급되는 압축 공기의 공급 시간을 단축하는, 질소 발생기.The method of claim 3,
Wherein the control unit increases the supply time of compressed air supplied to the nitrogen separation tank when the concentration of nitrogen separated and discharged from each of the nitrogen separation tanks is higher than the predetermined concentration, Wherein the supply time of the compressed air supplied to the nitrogen separation tank is shortened when the concentration is lower than the set concentration.
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