KR101528328B1 - 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 관한 것이다.
본 발명은 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 있어서, 질소 생산을 위한 압축공기를 제공하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔와 연결되어 압축공기에 포함된 불순물을 분리하는 액티브 카본 탱크(Active Carbon Tank); 상기 액티브 카본 탱크로부터 공급된 압축공기에 포함된 산소를 흡착하여 질소만을 발생시키는 제1 및 제2질소 발생기; 상기 제1 및 제2질소 발생기에서 발생된 질소가 저장되는 질소 저장탱크; 상기 질소 저장탱크와 연결되며, 질소 저장탱크 내부의 산소농도를 조절하여 질소 저장탱크에 저장된 질소 농도를 조절하는 밸브부; 상기 산소농도를 임의적으로 가변시켜 질소농도를 조절하고, 질소 생산에 필요한 압축공기의 공급량과 공급압력을 제어하는 중앙 제어부; 및 상기 산소농도를 조절하기 위한 설정 데이터를 중앙 제어부로 전송하며, 상기 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크의 압력, 압축공기 및 질소 저장량을 확인할 수 있도록 중앙 제어부로부터 전송되는 데이터를 표시하는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.

Description

산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치{Nitrogen Producer Apparatus For Possible Oxygen Content Control}
본 발명은 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 산소농도를 자유롭게 조절함에 따라 질소 발생장치에서 생산되는 질소의 순도를 사용자가 직접 조절할 수 있고, 제1 및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소 농도를 1~10,000ppm으로 프리세팅이 가능하며, 질소의 농도에 따라 산소를 공급하는 콤프레셔의 구동 정도를 제어할 수 있어 콤프레셔의 사용시간이 줄어 드므로, 전력 소비를 절약할 수 있음은 물론, 하나의 질소 발생장치에서 다양한 순도를 가진 질소를 생산할 수 있어 이로 인해 전체 설비비용 내지 공정비용을 대폭 감축이 가능하여 그 경제성을 향상시킬 수 있는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 질소가스는 각종 금속의 열처리와 화학플랜트, 배관, 탱크와 설비나 용기 내부의 함유물과 화학적물리적 반응을 일으키지 않는 불활성가스로서, 철강 및 금속, 석유화학, 반도체, 의약품, 식품 등의 제조공정에 널리 이용되고 있다.
특히, 고순도의 질소는 여러 화학공정과 제강, 제련 및 기타 산업용도로 사용되며, 공기를 분리하여 질소를 생산하는 방법에도 다양한 기술이 알려져 있으나, 비교적 적은 양의 질소를 생산하는 경우 저온 공기분리 플랜트 보다는 압력진동흡착(PSA) 방식을 이용하는 것이 경제성이 높다.
기체분리를 위한 통상의 압력진동흡착(PSA) 공정에서는 공급공기를 용이하게 흡착할 수 있는 성분으로 이루어진 흡착베드를 높은 흡착압력으로 통과시켜 질소나 산소를 선택적으로 흡착하고, 그 후에 흡착베드를 낮은 탈착압력으로 감압하여 질소 또는 산소를 흡착베드로부터 탈착시켜 제거하고, 공기를 다시 공급하여 흡착베드 내에서 흡착 및 탈착과정이 반복적으로 이루어지도록 한다.
그리고, 99.5% 이상의 순도를 가지는 질소를 생산하기 위해서는 압력진동흡착 공정에서 빠른 순환공정 중, 속도에 선택성이 있는 탄소분자체(CMS)를 흡착제로 사용하며, 이 탄소분자체(CMS)는 용이하게 흡착할 수 있는 성분으로서 산소를 선택적으로 흡착하여, 흡착압력에서 비교적 낮은 이슬점을 갖는 질소를 생산하게 된다.
종래 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0733067호에는 "질소 발생기"가 개시된 바 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 질소 발생기를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 질소 발생기는 질소가스를 대량으로 발생시켜 공급하는 질소 발생기는 압축공기입구, 질소출구, 산소배출구가 형성된 질소분리막과, 에어 컴프레서(115)와, 상기 산소배출구에 접속되는 진공펌프(113)와, 상기 에어 컴프레서(115)와 상기 압축공기입구 사이에 접속되는 에어탱크(10)와, 상기 에어탱크(170)의 압력을 감지하는 압력센서(180)와 상기 압력센서(180)로부터 인가받아 상기 에어 컴프레서(115)와 상기 진공펌프(113)를 제어하는 제어부(190)로 구성된다.
종래의 질소발생기는 질소가스에 대한 순도의 ppm, 유량(m/h)에 따라 주문제작 해야 하는 단점이 있다. 즉, 질소발생기에서 생산되는 질소에 포함되는 순도의 ppm, 유량(m/h)이 정해져 있기 때문에 이에 따라 수요자가 요구하는 다양한 순도를 포함하는 질소가스를 적절히 공급할 수 없는 단점이 있었다.
따라서 수요자가 원하는 순도의 ppm이 있으면 새로운 질소 발생기를 구입해야 하는 비용적인 문제점이 발생한다.
예컨대, 질소가스 순도의 100ppm, 유량(12m/h), 순도의 1000ppm, 유량(12m/h), 순도의 2000ppm, 유량(12m/h)을 생산하는 질소 발생기를 각각 구입해야 됨에 따라 그 이상 또는 이하의 순도의 ppm을 가진 질소가스를 공급하기 위해서는 별도의 질소발생기를 설비하여야 하고, 이에 의해 그 경제성이 극히 저하되는 문제점이 있었다.
아울러, 질소 발생장치를 사용하는 현장에서는 주변 환경이나 제조 공정에 따라 콤프레셔의 사용 압력이 각기 다 다를 수밖에 없고, 적은양의 질소를 생산할 때와, 많은양의 질소를 생산할 때에도 동일한 양의 압축공기를 계속적으로 공급해야하며, 이에 따라 콤프레셔를 계속 가동해야 하므로, 전력 소모가 많이 소요될 수밖에 없어 압축공기의 낭비가 많은 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-0733067호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 질소 발생장치에서 생산되는 질소의 순도를 사용자가 직접 조절하고, 제1 및 제2 질소 발생기의 내부로 공급되는 산소 농도를 1~10,000ppm으로 프리세팅이 가능하여 질소의 농도에 따라 산소를 공급하는 콤프레셔의 구동 정도를 제어할 수 있어 콤프레셔의 사용시간이 줄어 드므로, 전력 소비를 절약할 수 있는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 산소 농도를 사용자가 직접 프리세팅이 가능함에 따라 하나의 질소 발생장치에서 다양한 순도를 가진 질소를 생산할 수 있어 이로 인해 전체 설비비용 내지 공정비용을 대폭 감축이 가능하여 그 경제성을 향상시킬 수 있는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 있어서, 질소 생산을 위한 압축공기를 제공하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔와 연결되어 압축공기에 포함된 불순물을 분리하는 액티브 카본 탱크(Active Carbon Tank); 상기 액티브 카본 탱크로부터 공급된 압축공기에 포함된 산소를 흡착하여 질소만을 발생시키는 제1 및 제2질소 발생기; 상기 제1 및 제2질소 발생기에서 발생된 질소가 저장되는 질소 저장탱크; 상기 질소 저장탱크와 연결되며, 질소 저장탱크 내부의 산소농도를 조절하여 질소 저장탱크에 저장된 질소 농도를 조절하는 밸브부; 상기 산소농도를 임의적으로 가변시켜 질소농도를 조절하고, 질소 생산에 필요한 압축공기의 공급량과 공급압력을 제어하는 중앙 제어부; 및 상기 산소농도를 조절하기 위한 설정 데이터를 중앙 제어부로 전송하며, 상기 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크의 압력, 압축공기 및 질소 저장량을 확인할 수 있도록 중앙 제어부로부터 전송되는 데이터를 표시하는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 상기 설정 데이터가 수신되며, 이 설정 데이터를 분석하여 분석된 결과값에 따라 질소 발생장치를 제어하는 중앙 처리장치; 상기 중앙 처리장치로부터 전송되는 신호에 의해 밸브부의 구동 여부를 제어하는 밸브 콘트롤러; 상기 제1 및 제2질소발생기의 산소농도, 압력 정도, 공급유량을 센싱하는 센서부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 상기 설정 데이터를 바탕으로 밸브 콘트롤러를 제어하여 제1 및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소 농도를 1 ~ 10,000ppm의 범위 내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센서부는 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크에 각각 구성되며, 내부에 저장된 산소의 농도를 센싱하는 산소센서와, 내부 압력을 센싱하는 압력센서 및 상기 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크측으로 공급되는 압축공기 및 질소의 공급량과 배출량을 센싱하는 유량센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어패널은 산소농도 조절을 위한 설정 데이터를 입력하며, 설정값을 변경하기 위한 방향키로 구성되는 데이터 입력키; 상기 제어패널과 중앙 제어부를 구동시키고, 설정 데이터의 입력값을 취소하기 위한 취소키로 구성된 온오프 입력키; 상기 설정 데이터를 저장하며, 저장된 설정 데이터를 중앙 제어부로 전송하는 완료 입력키; 상기 제1및 제2질소발생기와 질소 저장탱크의 산소농도를 표시하는 산소농도 표시부; 및 상기 설정 데이터가 표시되는 데이터 설정 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터 설정 표시부는 상기 제어패널에 의해 입력되는 설정 데이터와, 상기 중앙 제어부로부터 전송되는 분석된 데이터가 표시되는 데이터 표시부와, 상기 설정 데이터에 의해 설정된 산소농도가 표시되는 산소 농도 출력부와, 상기 중앙 제어부의 제어에 따라 구동하는 콤프레셔의 구동여부를 출력하는 LED 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 제어패널로부터 전송되는 설정 데이터에 따라 상기 질소 저장탱크의 내부에 저장된 질소에 순도와, 상기 제1및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소농도를 조절할 수 있도록 상기 밸브부의 사이클 타임을 제어하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액티브 카본 탱크와 제1 및 제2질소 발생기 사이에 구성되며, 상기 중앙 제어부의 제어에 따라 상기 압축공기의 공급 여부를 제어하는 공기 제어밸브와, 상기 제1 및 제2질소 발생기에 공급되는 압축공기의 공급 압력을 조절하는 제1압력조절기; 및 상기 제1 및 제2질소 발생기에서 생산된 질소의 배출이 교대로 이루어지도록 조절하는 제2압력조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 질소 발생장치에서 생산되는 질소의 순도를 사용자가 직접 조절하고, 제1 및 제2탱크의 내부로 공급되는 산소 농도를1~10,000ppm으로 프리세팅이 가능하여 질소의 농도에 따라 산소를 공급하는 콤프레셔의 구동 정도를 제어할 수 있어 콤프레셔의 사용시간을 줄어드므로, 전력 소비를 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 산소 농도를 사용자가 직접 프리세팅이 가능함에 따라 하나의 질소 발생장치에서 다양한 순도를 가진 질소를 생산할 수 있어 이로 인해 전체 설비비용 내지 공정비용을 대폭 감축이 가능하여 그 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 질소 발생기를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 구성 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 제어패널을 나타낸 도면,
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 구동 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치를 개략적으로 나타낸 흐름도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 구성 블록도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 제어패널을 나타낸 도면, 도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치의 구동 과정을 나타낸 순서도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 질소 발생장치는 콤프레셔(202), 제1질소발생기(220), 제2질소발생기(230), 흡착제(240), 질소 저장탱크(250), 밸브부(270), 중앙 제어부(280) 및 제어패널(290)을 포함한다.
콤프레셔(202)는 대기중의 공기를 흡입 및 압축하여 이루어진 압축공기를 제1질소발생기(220)와 제2질소발생기(230)측으로 공급하는 구성요소이다.
이러한 콤프레셔(202)는 압축된 공기를 액티브 카본 탱크(ACT: Active Carbon Tank, 210)측으로 공급이 이루어지도록 하는 제1공급배관(212)이 구성되며, 이 제1공급배관(212)에는 후술할 중앙 제어부(280)의 제어에 따라 압축공기의 공급 여부가 이루어지도록 하는 공기 제어밸브(262)가 구성된다.
공기 제어밸브(262)는 중앙 제어부(280)를 이루는 구성요소 중, 밸브 콘트롤러(320)에 의해 제어가 이루어지며, 액티브 카본 탱크(210)측으로 공급되는 압축공기의 양을 조절하도록 구성된다.
액티브 카본 탱크(210)는 콤프레셔(202)에서 공급되는 압축공기에 잔류해 있는 수분 및 유분 기타 배관 내 불순물을 분리하는 것으로, 중앙 제어부(280)와 ACT 컨버터(310)의 구동에 의해 압축공기에 포함된 수분이나 유분, 기타 불순물들을 압축공기로부터 분리한다.
아울러, 액티브 카본 탱크(210)를 통해 분리된 순수한 압축공기는 제1질소발생기(220) 및 제2질소발생기(230)의 하부에 구성되어 액티브 카본 탱크(210)와 연결되는 제2공급배관(214a)을 통해 제1질소발생기(220) 및 제2질소발생기(230)로 공급함으로써, 고순도의 질소를 생산하게 된다.
이때, 제2공급배관(214a)에는 제1질소발생기(220)와 제2질소발생기(230)측으로 순수한 압축공기를 공급할 때, 공급되는 압력을 조절하는 제1압력조절기(242)가 구비될 수 있다.
제1압력조절기(242)는 중앙 제어부(280)를 이루는 구성요소 중, 밸브 콘트롤러(320)에 의해 제어가 이루어지며, 제1질소발생기(220) 및 제2질소발생기(230)측으로 교대로 공급이 이루어지도록 하고, 공급되는 압축공기의 양을 조절하여 제1 및 제2질소발생기(220, 230)의 내부 산소 농도(ppm)을 일정하게 유지시켜 지속적인 질소의 생산이 이루어지도록 한다.
아울러, 제1압력조절기(242)는 제1질소발생기(220) 및 제2질소발생기(230)의 산소농도에 따라 공급되는 압축공기의 공급을 정지시키거나, 이를 순환시킬 수 있으며, 바람직하게는 액티브 카본 탱크(210)측으로 회수가 이루어지도록 할 수 있음은 물론이다.
여기서, 제1질소발생기(220)와 제2질소발생기(230)의 내부에는 흡착제가(204) 배치되어 유입공기 중에 포함된 산소를 흡착하여 질소만을 배출하도록 구성되며, 생산된 질소는 제1질소발생기(220)와 제2질소발생기(230)의 상부에 연결되는 제3공급배관(214b)과 질소 공급배관(216)을 통해 질소 저장탱크(250)로 공급된다.
제1 및 제2질소발생기(220, 230)의 상부에 연결되는 제3공급배관(214b)과 질소 공급배관(216) 사이에는 제2압력조절기(244)가 구성되어 제1압력조절기(242)와 마찬가지로 제1 및 제2질소발생기(220, 230)로부터 생산된 질소의 배출이 교대로 이루어지도록 조절함은 물론, 배출 압력을 조절하여 제1 및 제2질소발생기(220, 230) 내의 압력을 일정하게 유지시키도록 구성된다.
또한, 질소 공급배관(216)에는 중앙 제어부(280)의 제어에 따라 질소의 공급 여부가 이루어지도록 하고, 제1질소발생기(220)에서 질소를 생산하여 질소 저장탱크(250)로 공급할 때, 제2질소발생기(130)측으로 질소가 역류되는 현상을 방지하는 질소 공급 제어밸브(264)가 구성된다.
질소 저장탱크(250)는 제1질소발생기(220)와 제2질소발생기(230)로부터 생산된 질소를 제2압력조절기(244)의 구동에 따라 교대로 공급받으며, 질소 공급 제어밸브(264)에 의해 공급되는 질소량의 제어를 통해 필요한 만큼만 공급이 이루어지도록 구성된다.
밸브부(270)는 제2공급배관(214a)과 연결되며, 사이클 타임(cycle time)에 따라 주기적으로 동시에 열리고 닫힘을 반복하는 다수의 밸브(272)들이 구성된 밸브라인(274)이 구성되고, 이 밸브라인(274)은 질소 저장탱크(250)와 연결되어 산소농도를 조절함으로써, 질소 저장탱크(250)의 질소의 순도에 대한 농도(ppm)를 조절할 수 있다.
중앙 제어부(280)는 산소의 농도를 변화시키고, 산소 농도가 일정하게 유지되도록 함과 동시에 사용자가 산소의 농도를 임의적으로 가변시킬 수 있도록 제어패널(290)와 연동되게 구성된다.
또한, 중앙 제어부(280)는 콤프레셔(202)의 정상적인 작동을 확인함은 물론, 제어패널(290)로부터 전송되는 산소 농도 조절을 위한 입력값을 통해 질소 생산에 필요한 압축공기의 공급량 및 공급압력을 조절할 수 있다.
이러한 중앙 제어부(280)는 제어패널(290)에 구성된 데이터 입력키(292)에 의해 입력된 설정 데이터가 수신되며, 이 설정 데이터를 분석하여 분석된 결과값에 따라 질소 발생장치를 이루는 각 구성요소들의 제어가 이루어지도록 설정 데이터를 처리하는 중앙 처리장치(360)와, 이 중앙 처리장치(260)로부터 전송되는 신호에 의해 밸브부(270) 및 제1내지 제3공급배관(212, 214a, 214b), 제1 및 제2압력조절기(242, 244)의 구동 여부를 제어하는 밸브 콘트롤러(320)와, 제1질소발생기(220) 및 제2질소발생기(230)의 산소농도, 압력 정도, 유량 등을 센싱하는 센서부를 포함하여 구성된다.
이와 같은 중앙 제어부(280)는 사용자가 제어패널(290)을 통해 산소농도를 설정하기 위한 설정 데이터를 입력하면, 이 설정 데이터를 수신받아 중앙 처리장치(360)를 통해 설정 데이터를 분석하고, 분석된 데이터를 바탕으로 밸브 콘트롤러(320)를 제어함으로써, 제1 및 제2질소발생기(220, 230)의 내부로 공급되는 산소 농도를 1 ~ 10,000ppm의 범위 내에서 농도 조절이 이루어지도록 구성된다.
또한, 중앙 제어부(280)는 사용자가 입력한 설정 데이터를 기준으로 하여, 제1 및 제2질소발생기(220, 230)측으로 공급되는 산소 농도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
이는, 제1 및 제2질소발생기(220, 230)에 각각 구성된 센서부가 일정 주기로 센싱하고, 센싱한 데이터를 센서부로부터 전송받아 설정 데이터에 의한 기준치보다 적으면, 콤프레셔(202)를 구동하고, 기준치보다 높으면, 콤프레셔(202)의 구동을 정지시킴으로써, 콤프레셔(202)의 구동 정도를 제어한다.
이때, 중앙 제어부(280)는 콤프레셔(202)의 구동 여부에 따라 LED 등을 통해 표시될 수 있도록 LED 콘트롤러 및 LED 드라이버 등이 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 전술한 센서부는 제1 및 제2질소발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)에 각각 설치되며, 내부에 저장된 산소의 농도를 센싱하는 산소센서(342), 제1 및 제2질소발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)의 내부 압력을 센싱하는 압력센서(344) 및 제1 및 제2질소발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)측으로 공급되는 압축공기 및 질소의 공급량과 배출량을 센싱하는 유량센서(246)를 포함하여 구성된다.
제어패널(290)은 사용자가 제어패널(290)을 통해 산소의 농도를 임의적으로 가변시킬 수 있도록 구성되는 것으로 중앙 제어부(280)와 연동하여 산소 농도를 조절하기 위한 설정 데이터를 중앙 제어부(280)측으로 전송하며, 제1 및 제2질소발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)의 압력, 저장량 등을 확인할 수 있도록 중앙 제어부(280)로부터 전송되는 데이터를 표시하는 구성요소이다.
이와 같은 제어패널(290)은 설정 데이터를 입력하며, 설정값을 변경을 위한 방향키로 구성되는 데이터 입력키(292), 제어패널(290)과 중앙 제어부(280)의 온오프 작동이 이루어지도록 하며, 설정 데이터의 입력값을 취소하기 위한 취소키로 구성된 온오프 입력키(294), 설정 데이터의 입력이 완료되면 이를 저장하며, 저장된 설정 데이터를 중앙 제어부(280)로 전송하는 완료 입력키(296), 현재 제1및 제2질소발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)의 산소농도를 표시하는 산소농도 표시부(298) 및 설정 데이터가 표시되는 데이터 설정 표시부(295)를 포함하여 구성된다.
여기서, 데이터 설정 표시부(295)는 제어패널(290)에 의해 입력되는 설정 데이터와, 중앙 제어부(280)의 중앙 처리장치(260)로부터 전송되는 데이터가 표시되는 것으로, 설정 데이터 및 분석된 데이터가 표시되는 데이터 표시부(297)와, 설정 데이터에 의해 설정된 산소농도 즉, 사용자가 직접 프리세팅한 산소농도가 표시되는 산소 농도 출력부(297) 및 콤프레셔(202)의 구동여부를 출력하는 LED 표시부(299)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제어패널(290) 및 중앙 제어부(280)는 질소 저장탱크(250)의 내부에서 저장된 질소에 순도와, 제1및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소의 농도를 가변적으로 조절할 수 있도록 밸브부(270)의 사이클 타임을 제어할 수 있다.
즉, 중앙 제어부(280)는 제어패널(290)로부터 전송된 설정 데이터를 바탕으로 산소의 농도에 따라 콤프레셔(202)와 밸브 콘트롤러(320)를 제어하여 산소의 공급이 이루어지도록 하는 것으로, 산소농도의 설정은 사용자가 제어패널(290)을 통해 선택적으로 설정되며, 설정된 산소농도에 따라 중앙 제어부(280)에서는 사이클 타임을 조절할 수 있다. 수요자가 선택할 수 있는 산소 농도는 예를 들어, 1 ~ 10,000ppm으로 프리세팅이 가능하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 중앙 제어부(280)는 질소 발생장치의 운전 누적시간을 제어패널(290)측으로 전송하여 일정 시간마다 장비의 리셋이 이루어지도록 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 구성된 본 발명의 질소 발생장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 구동시에는 온오프 입력키(294)를 통해 질소 발생장치의 전원은 온(On) 시키면, 중앙 제어부(280)에 구성된 센서부에 의해 센싱된 산소농도(O2 PPM : 921 PPM)와, 내부 압력(6.5Kgf/cm2) 및 유량(Flow : 1000l/m)이 각각 제어패널(290)에 의해 출력되어 사용자가 압력 및 유량에 따라 산소농도를 직접 프리세팅할 수 있도록 구성된다.
즉, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자는 제어패널(290)을 통해 밸브부(270)의 사이클 타임(Cycle time)을 직접 설정할 수 있고, 제1 및 제2질소 발생기(220, 230)의 질소 배출 교대 시간을 임의적으로 직접 제어하기 위한 Equal time과, 제1 및 제2질소 발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250)의 내부 산소농도 조절을 위해 압축공기의 배출량을 제어하기 위한 Purge time을 직접 프리세팅할 수 있으며, 제1 및 제2질소 발생기(220, 230)와 질소 저장탱크(250) 내부에 공급되는 압축공기의 최대 압력 및 최저 압력을 설정하여 설정된 데이터에 따라 콤프레셔(202)의 구동이 이루어지도록 제어할 수 있음은 물론, 콤프레셔(202)의 구동에 따라 프리세팅된 산소농도에 도달하면, 이를 알려줄 수 있도록 제어가 가능할 것이다.
이와 같은 본 발명의 질소 발생장치는 산소농도를 자유롭게 조절함에 따라 질소의 순도를 사용자가 직접 조절하고, 제1 및 제2질소발생기(220, 230)의 내부로 공급되는 산소 농도를 1~10,000ppm으로 프리세팅이 가능하며, 질소의 농도에 따라 산소를 공급하는 콤프레셔(202)의 구동 정도를 제어할 수 있어 콤프레셔(202)의 사용시간이 줄어 드므로, 전력 소비를 절약할 수 있음은 물론, 하나의 질소 발생장치에서 다양한 순도를 가진 질소를 생산할 수 있어 이로 인해 전체 설비비용 내지 공정비용을 대폭 감축이 가능하여 그 경제성을 향상시킬 수 있는 발명이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
202: 콤프레셔 204: 흡착제
210: 액티브 카본 탱크 212: 제1공급배관
214a: 제2공급배관 214b: 제3공급배관
220: 제1질소발생기 230: 제2질소발생기
242: 제1압력조절기 244: 제2압력조절기
250: 질소 저장탱크 262: 공기 제어밸브
264: 질소 제어밸브 270: 밸브부
280: 중앙 제어부 290: 제어패널
292: 데이터 입력키 294: 온오프 입력키
296: 완료 입력키 298: 산소농도 표시부

Claims (8)

  1. 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치에 있어서,
    질소 생산을 위한 압축공기를 제공하는 콤프레셔;
    상기 콤프레셔와 연결되어 압축공기에 포함된 불순물을 분리하는 액티브 카본 탱크(Active Carbon Tank);
    상기 액티브 카본 탱크로부터 공급된 압축공기에 포함된 산소를 흡착하여 질소만을 발생시키는 제1 및 제2질소 발생기;
    상기 제1 및 제2질소 발생기에서 발생된 질소가 저장되는 질소 저장탱크;
    상기 질소 저장탱크와 연결되며, 질소 저장탱크 내부의 산소농도를 조절하여 질소 저장탱크에 저장된 질소 농도를 조절하는 밸브부;
    상기 산소농도를 임의적으로 가변시켜 질소농도를 조절하고, 질소 생산에 필요한 압축공기의 공급량과 공급압력을 제어하는 중앙 제어부; 및
    상기 산소농도를 조절하기 위한 설정 데이터를 중앙 제어부로 전송하며, 상기 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크의 압력, 압축공기 및 질소 저장량을 확인할 수 있도록 중앙 제어부로부터 전송되는 데이터를 표시하기 위해 산소농도 조절을 위한 설정 데이터를 입력하며, 설정값을 변경하기 위한 방향키로 구성되는 데이터 입력키와, 상기 중앙 제어부를 구동시키고, 설정 데이터의 입력값을 취소하기 위한 취소키로 구성된 온오프 입력키와, 상기 설정 데이터를 저장하며, 저장된 설정 데이터를 상기 중앙 제어부로 전송하는 완료 입력키와, 상기 제1및 제2질소발생기와 질소 저장탱크의 산소농도를 표시하는 산소농도 표시부 및 상기 설정 데이터가 표시되는 데이터 설정 표시부를 포함하는 제어패널
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는
    상기 설정 데이터가 수신되며, 이 설정 데이터를 분석하여 분석된 결과값에 따라 질소 발생장치를 제어하는 중앙 처리장치;
    상기 중앙 처리장치로부터 전송되는 신호에 의해 밸브부의 구동 여부를 제어하는 밸브 콘트롤러;
    상기 제1 및 제2질소발생기의 산소농도, 압력 정도, 공급유량을 센싱하는 센서부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 상기 설정 데이터를 바탕으로 밸브 콘트롤러를 제어하여 제1 및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소 농도를 1 ~ 10,000ppm의 범위 내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부는 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크에 각각 구성되며,
    내부에 저장된 산소의 농도를 센싱하는 산소센서와,
    내부 압력을 센싱하는 압력센서 및
    상기 제1 및 제2질소발생기와 질소 저장탱크측으로 공급되는 압축공기 및 질소의 공급량과 배출량을 센싱하는 유량센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 설정 표시부는
    상기 제어패널에 의해 입력되는 설정 데이터와, 상기 중앙 제어부로부터 전송되는 분석된 데이터가 표시되는 데이터 표시부와,
    상기 설정 데이터에 의해 설정된 산소농도가 표시되는 산소 농도 출력부와,
    상기 중앙 제어부의 제어에 따라 구동하는 콤프레셔의 구동여부를 출력하는 LED 표시부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 제어패널로부터 전송되는 설정 데이터에 따라 상기 질소 저장탱크의 내부에 저장된 질소에 순도와, 상기 제1및 제2질소발생기의 내부로 공급되는 산소농도를 조절할 수 있도록 상기 밸브부의 사이클 타임을 제어하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 질소 발생장치에는,
    상기 액티브 카본 탱크와 제1 및 제2질소 발생기 사이에 구성되며, 상기 중앙 제어부의 제어에 따라 상기 압축공기의 공급 여부를 제어하는 공기 제어밸브와,
    상기 제1 및 제2질소 발생기에 공급되는 압축공기의 공급 압력을 조절하는 제1압력조절기; 및 상기 제1 및 제2질소 발생기에서 생산된 질소의 배출이 교대로 이루어지도록 조절하는 제2압력조절기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 조절이 가능한 질소 발생장치.
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