KR101591714B1 - hybrid nitrogen gas generator with multi-channel high purity - Google Patents

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KR101591714B1
KR101591714B1 KR1020150162383A KR20150162383A KR101591714B1 KR 101591714 B1 KR101591714 B1 KR 101591714B1 KR 1020150162383 A KR1020150162383 A KR 1020150162383A KR 20150162383 A KR20150162383 A KR 20150162383A KR 101591714 B1 KR101591714 B1 KR 101591714B1
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nitrogen gas
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이상호
박중윤
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이상호
금오공과대학교 산학협력단
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Abstract

According to the present invention, a multi-channel hybrid high purity nitrogen generator can generate nitrogen with various levels of purity and capacities by independently releasing nitrogen generated from one among a plurality of nitrogen generating modules in a first release mode and by mixing and releasing nitrogen generated from at least two of the nitrogen generating modules in a second release mode. The multi-channel hybrid high purity nitrogen generator comprises: a plurality of nitrogen generating modules for generating nitrogen gas with different levels of purity and flow rates from compressed air injected through an inlet passage; a group of mode controlling valves for controlling release modes of the nitrogen gas, while being attached to the outlet passage of the nitrogen generating modules; and a control module for controlling final purity and final flow rate of the released nitrogen gas by controlling the mode controlling valves.

Description

다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기{hybrid nitrogen gas generator with multi-channel high purity}A multi-channel high purity hybrid nitrogen generator

본 발명의 질소발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 질소발생기에서 발생하는 서로 다른 순도(純度)의 질소가스를 독립적 또는 혼합하여 배출함으로써 질소가스의 필요에 따라 순도를 제어할 수 있는 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a nitrogen generator of the present invention, in which purity of nitrogen gas of different purity generated by a plurality of nitrogen generators can be independently or mixed and discharged, Channel high purity hybrid nitrogen generator.

대학, 병원, 국공립 연구소, 기업체 등의 실험 및 분석실에서 사용되고 있는 대부분의 분석 장비용 질소가스 발생 장치의 경우에는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식과 멤브레인(Membrane) 모듈 방식으로 나누어지며, 순도 90%이상의 질소가스가 요구되는 경우에는 멤브레인(Membrane) 모듈 방식을 적용한 질소가스 발생장치를 적용하고 있으나, 순도 98%이상의 고순도 질소가스가 필요한 경우에는 충진된 질소 용기를 장착하여 사용하거나 CMS(Carbon Molecular Sieve)를 이용한 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식을 적용한 질소가스 생성 시스템을 사용하고 있는 실정이다.Nitrogen gas generators for most analytical instruments used in laboratories such as universities, hospitals, national research institutes, and enterprises are divided into PSA (Pressure Swing Adsorption) and membrane (membrane) modules. When nitrogen gas is required, a nitrogen gas generator using a membrane module method is applied. However, when high purity nitrogen gas having a purity of 98% or more is required, a filled nitrogen container may be used or a CMS (Carbon Molecular Sieve) A pressure swing adsorption (PSA) system using a nitrogen gas generating system is used.

멤브레인(Membrane) 모듈 방식을 이용하여 생성된 순도 90% 이상의 질소가스는 분석 전처리 공정에서는 사용이 가능하지만, 분석 대상 시료에 대한 분석의 정확도를 요하는 LC/MS/MS, 질량 분석기, ELSD, NMR 등의 분석 장비에 유입되는 질소가스의 경우에는 98~99.95% 이상의 고순도 질소가스가 요구되므로 CMS를 이용한 PSA(Pressure Swing Adsorption) 질소가스 생성 방식이 적용되고 있다. 그리고 질소가스를 이용하는 장비의 종류나 개수에 따라서 필요한 질소가스의 용량이 달라질 수 있다. 즉, 사용환경에 따라 다양한 질소가스의 순도 및 발생 용량을 조절할 수 있는 질소발생기에 대한 필요성이 높아지고 있다.Nitrogen gas with a purity of 90% or more generated by the membrane method can be used in the pretreatment process. However, LC / MS / MS, mass spectrometer, ELSD, and NMR (PSA) nitrogen gas generation method using CMS is applied because nitrogen gas which is introduced into the analysis equipments such as a high-purity nitrogen gas requires 98 to 99.95% or more of high-purity nitrogen gas. Depending on the type and number of equipment using nitrogen gas, the required nitrogen gas capacity may vary. That is, there is an increasing need for a nitrogen generator capable of controlling the purity and generation capacity of various nitrogen gases according to the use environment.

본 발명에 해결하고자 하는 기술적 과제는, 압축공기로부터 필요로 하는 다양한 순도의 질소가스를 발생할 수 있는 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator capable of generating nitrogen gas of various purity required from compressed air.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 압축공기로부터 필요로 하는 다양한 용량의 질소가스를 발생할 수 있는 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator capable of generating nitrogen gas of various capacities required from compressed air.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기는, 인입(inlet) 경로를 통하여 인입되는 압축공기로부터 서로 다른 범위의 순도 및 유량의 질소가스를 발생하는 복수의 질소발생 모듈; 상기 복수의 질소발생 모듈의 배출(outlet) 경로에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어하기 위한 모드제어밸브 그룹; 및 제1 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 중 적어도 하나에서 발생한 질소가스를 독립적으로 배출하고 제2 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 중 적어도 2개에서 발생한 질소가스를 혼합하여 배출하도록, 상기 복수의 질소발생 모듈 및 상기 모드제어밸브 모듈을 제어함으로써, 배출되는 질소가스의 최종순도 및 최종 유량를 제어하는, 컨트롤 모듈을 포함할 수 있다. 상기 복수의 질소 발생 모듈은 각각이 독립적인 질소발생 모듈 시스템일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-channel high purity hybrid nitrogen generator comprising: a plurality of nitrogen generation modules for generating nitrogen gas of different purity and flow rate from compressed air introduced through an inlet path; A mode control valve group coupled to an outlet path of the plurality of nitrogen generating modules to control an exhaust mode of the nitrogen gas; And nitrogen gas generated in at least one of the plurality of nitrogen generating modules is discharged in a second discharge mode, and nitrogen gas generated in at least two of the plurality of nitrogen generating modules is mixed and discharged in a second discharge mode, And a control module for controlling the final order and the final flow rate of the discharged nitrogen gas by controlling the plurality of nitrogen generating modules and the mode control valve module. The plurality of nitrogen generating modules may each be an independent nitrogen generating module system.

상기 복수의 질소발생 모듈은, 산소 흡착제가 충진된 복수의 압력용기를 이용하여 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 따라 압축공기로부터 고순도 질소가스를 발생하는 제1 질소발생 모듈; 및 멤브레인(membrane) 모듈을 이용하여 지체 투과 원리에 따라 압축공기로부터 저순도 질소가스를 발생하는 제2 질소발생 모듈을 포함할 수 있다.The plurality of nitrogen generating modules may include a first nitrogen generating module for generating a high purity nitrogen gas from compressed air according to a PSA (Pressure Swing Adsorption) method using a plurality of pressure vessels filled with an oxygen adsorbent; And a second nitrogen generating module for generating low-purity nitrogen gas from the compressed air according to the principle of permeation using a membrane module.

상기 복수의 질소발생 모듈은, 산소 흡착제가 충진된 복수의 압력용기를 이용하여 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 따라 압축공기로부터 서로 다른 순도의 질소가스를 발생하는 복수의 제1 질소발생 모듈을 포함할 수 있다.The plurality of nitrogen generating modules include a plurality of first nitrogen generating modules for generating nitrogen gas of different purity from compressed air according to a PSA (Pressure Swing Adsorption) method using a plurality of pressure vessels filled with oxygen adsorbent can do.

상기 복수의 질소발생 모듈은, 복수의 멤브레인(membrane) 모듈을 이용하여 지체 투과 원리에 따라 압축공기로부터 서로 다른 순도의 질소가스를 발생하는 복수의 제2 질소발생 모듈을 포함할 수 있다.The plurality of nitrogen generating modules may include a plurality of second nitrogen generating modules that generate nitrogen gas of different purity from compressed air according to the principle of permeation using a plurality of membrane modules.

상기 제1 질소발생 모듈은, 서로 병렬로 연결되어 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행하는 제1 및 제2 압력용기; 상기 제1 및 제2 압력 용기의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기에 대한 인입 기능, 배기(exhaust) 기능, 및 평형(equalization) 기능을 수행하는 인입단 밸브 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기에 대한 질소 배출 기능 및 평형 기능을 수행하는 인출단 밸브 그룹; 및 상기 제1 및 제2 압력용기의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 사이를 연결하는 미세 평형 경로를 포함할 수 있다.The first nitrogen generating module may include first and second pressure vessels which are connected in parallel with each other to complementarily perform oxygen adsorption using a filled oxygen adsorbent and regeneration operation of a packed oxygen adsorbent; An inlet valve group performing an inlet function, an exhaust function, and an equalization function for the first and second pressure vessels in accordance with the operation states of the first and second pressure vessels; An outlet valve group that performs a nitrogen discharge function and an equilibration function for the first and second pressure vessels in accordance with the operation states of the first and second pressure vessels; And a microbalance path connecting between the first and second pressure vessels, regardless of the operating states of the first and second pressure vessels.

상기 제1 질소발생 모듈은, 서로 병렬로 연결되며, 각각이 서로 병렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하며, 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행하는 제1 및 제2 압력용기 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹에 대한 인입 기능, 배기 기능, 및 평형 기능을 수행하는 인입단 밸브 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹에 대한 질소 배출 기능 및 평형 기능을 수행하는 인출단 밸브 그룹; 및 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 매칭되는 하위 압력용기 사이를 연결하는 미세 평형 경로 그룹을 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 모듈은, 상기 인입단 밸브 그룹 및 상기 인출된 밸브 그룹의 개폐를 제어하여, 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있다.The first nitrogen generating module includes a plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other and connected in parallel to each other. The first nitrogen generating module includes a plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other and complementarily performs oxygen adsorption using the filled oxygen adsorbent and regeneration operation of the filled oxygen adsorbent A first pressure vessel group and a second pressure vessel group; An inlet valve group performing an inlet function, an exhaust function, and an equilibration function for the first and second pressure vessel groups according to the operating state of the first and second pressure vessel groups; An outlet valve group that performs a nitrogen discharge function and an equilibrium function for the first and second pressure vessel groups according to the operating state of the first and second pressure vessel groups; And a fine equilibrium path group connecting between the matched lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups irrespective of the operating states of the first and second pressure vessel groups. At this time, the control module may control the opening and closing of the inlet valve group and the drawn valve group to change the number of the lower pressure vessels to perform complementary oxygen adsorption and regeneration operations.

상기 제1 질소발생 모듈은, 서로 병렬로 연결되며, 각각이 서로 직렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하며, 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행하는 제1 및 제2 압력용기 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹에 대한 인입 기능, 질소배출기능, 배기 기능, 및 평형 기능을 수행하는 복수의 밸브 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 하위 압력용기들 사이의 연결 여부를 결정하는 용기 연결 밸브 그룹; 및 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 매칭되는 하위 압력용기 사이를 연결하는 미세 평형 경로 그룹을 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 모듈은, 상기 용기 연결 밸브 그룹의 개폐를 제어하여, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹 각각에서 상기 서로 직렬로 연결되어 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있다.The first nitrogen generating module includes a plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other and connected in series to each other, and the oxygen adsorption using the filled oxygen adsorbent and the regeneration operation of the filled oxygen adsorbent are complementarily performed A first pressure vessel group and a second pressure vessel group; A plurality of valve groups performing an intake function, a nitrogen exhaust function, an exhaust function, and an equilibrium function for the first and second pressure vessel groups according to the operation states of the first and second pressure vessel groups; A container connecting valve group for determining whether or not to connect the lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups; And a fine equilibrium path group connecting between the matched lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups irrespective of the operating states of the first and second pressure vessel groups. At this time, the control module controls the opening and closing of the container connecting valve group so that the first and second pressure container groups are connected in series to each other to perform complementary oxygen adsorption and regeneration operations. You can change the number.

상기 제2 질소발생 모듈은, 서로 병렬로 연결된 복수의 멤브레인 모듈; 및The second nitrogen generating module includes: a plurality of membrane modules connected in parallel with each other; And

상기 복수의 멤브레인 모듈의 인입 경로에 결합되는 복수의 인입제어밸브; 상기 복수의 멤브레인 모듈의 배출 경로에 결합되는 복수의 배출제어수단; 및 상기 복수의 복수의 배출제어수단에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어하기 위한 복수의 모드제어밸브를 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 모듈은, 상기 복수의 멤브레인 모듈 그룹 각각에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출하거나, 상기 복수의 멤브레인 모듈 그룹 중 적어도 2개의 멤브레인 모듈 그룹에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출하도록 상기 복수의 인입제어밸브, 상기 복수의 배출제어수단, 및 상기 복수의 모드제어밸브를 제어할 수 있다.A plurality of inlet control valves coupled to the inlet passages of the plurality of membrane modules; A plurality of discharge control means coupled to discharge paths of the plurality of membrane modules; And a plurality of mode control valves coupled to the plurality of the plurality of discharge control means for controlling the discharge mode of the nitrogen gas. At this time, the control module may independently discharge the nitrogen gas generated in each of the plurality of membrane module groups, or mix the nitrogen gas generated in at least two membrane module groups out of the plurality of membrane module groups, The plurality of discharge control means, and the plurality of mode control valves.

상기 복수의 압력용기 각각에는, 인입 경로를 통하여 인입되는 압축공기를 용기단면 전체로 확산 상승시킴으로써, 압축공기에 의한 용기단면의 중앙부와 가장자리부의 압력 차이를 감소시키는 균압 모듈이 압축공기 주입구에서 일정거리 이격되어 몸체 내부에 장착될 수 있다.The pressure equalizing module for reducing the pressure difference between the central portion and the edge portion of the end surface of the container by the compressed air is extended from the compressed air inlet to a predetermined distance Can be spaced apart and mounted inside the body.

본 발명에 따른 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기는 압축공기로부터 필요로 하는 다양한 순도의 질소가스를 발생할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.The multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator according to the present invention can provide the effect of generating nitrogen gas of various purity required from the compressed air.

본 발명에 따른 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기는 압축공기로부터 필요로 하는 다양한 용량의 질소가스를 발생할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.The multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator according to the present invention can provide the effect of generating nitrogen gas of various capacities required from compressed air.

도 1은 본 발명에 따른 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기(100)의 블락도이다.
도 2는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 질소발생 모듈들의 구성예들을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에서 배출 모드에 따라서 다양한 순도의 질소가스가 배출되는 예들을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에서 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 방식의 예들을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 제1 질소발생 모듈(110)의 일예를 나타내는 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 질소발생 모듈(110)의 동작 메커니즘을 나타내는 표이다.
도 8은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 PSA 방식의 제1 질소발생 모듈(110)의 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 멤브레인 방식의 제2 질소발생 모듈(170)의 일예를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 제1 질소발생 모듈(180)의 또 다른 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함되는 제2 질소발생 모듈(190)의 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 질소 발생기에서 질소발생 효율을 증가시키기 위한,인입되는 압축공기에 대한 분산/균압 개념을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram of a multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator 100 according to the present invention.
FIG. 2 shows exemplary configurations of the nitrogen generating modules included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
3 and 4 are conceptual explanatory diagrams illustrating examples in which nitrogen gas of various purity is discharged according to a discharge mode in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining examples of a method of generating nitrogen gas from compressed air in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the first nitrogen generating module 110 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
FIG. 7 is a table showing the operation mechanism of the first nitrogen generating module 110 shown in FIG.
8 is a configuration diagram showing another example of the first nitrogen generating module 110 of the PSA type included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a membrane type second nitrogen generation module 170 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
10 shows another example of the first nitrogen generating module 180 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
11 is a configuration diagram showing another example of the second nitrogen generation module 190 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.
12 is a view for explaining the dispersion / pressure equalization concept for the introduced compressed air for increasing the nitrogen generation efficiency in the nitrogen generator according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.For a better understanding of the present invention, its operational advantages and features, and the objects attained by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which form a preferred embodiment of the invention, and the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명에 따른 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기(100)의 블락도이다. 도 1을 참조하면, 상기 질소 발생기(100)는 제1 질소발생 모듈(110), 제2 질소발생 모듈(120), 모드제어밸브 그룹(130), 및 컨트롤 모듈(140)을 포함한다. 도 1에 도시된 질소 발생기(100)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 질소 발생기(100)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.1 is a block diagram of a multi-channel high-purity hybrid nitrogen generator 100 according to the present invention. Referring to FIG. 1, the nitrogen generator 100 includes a first nitrogen generation module 110, a second nitrogen generation module 120, a mode control valve group 130, and a control module 140. The components of the nitrogen generator 100 shown in FIG. 1 are not essential, so that the nitrogen generator 100 may have more or fewer components. Hereinafter, the components will be described in order.

한편, 도 1에서는 2개의 질소발생 모듈만이 도시되었으나, 상기 질소 발생기(100)는 3개 이상의 복수의 질소발생 모듈을 포함할 수 있다. 그리고 본 명세서에서 질소발생 모듈은 각각이 독립적인 질소발생 모듈 시스템일 수 있다. 상기 질소 발생기(100)에 포함되는 질소발생 모듈은 서로 다른 방식에 의하여 질소가스를 발생할 수 있다. 즉, 상기 질소 발생기(100)는 질소가스 발생 방식에 있어서 하이브리드형일 수 있다. 그리고 상기 질소 발생기(100)에 포함되는 질소발생 모듈은 서로 다른 순도 및 유량(또는 용량)의 질소가스를 발생할 수 있다. 즉, 상기 질소 발생기(100)는 발생되는 질소의 순도 및 유량의 다양성 측면에서 하이브리드형일 수 있다.Although only two nitrogen generating modules are shown in FIG. 1, the nitrogen generating device 100 may include three or more nitrogen generating modules. And wherein the nitrogen generation modules may each be an independent nitrogen generation module system. The nitrogen generating module included in the nitrogen generator 100 may generate nitrogen gas by different methods. That is, the nitrogen generator 100 may be of a hybrid type in a nitrogen gas generating system. The nitrogen generating module included in the nitrogen generator 100 may generate nitrogen gas of different purity and flow rate (or capacity). That is, the nitrogen generator 100 may be of a hybrid type in terms of diversity of purity and flow rate of generated nitrogen.

상기 제1 질소발생 모듈(110)은 상기 제2 질소발생 모듈(120)에 비하여 상대적으로 고순도의 질소가스(N2-1)를 발생할 수 있고, 상기 제2 질소발생 모듈(120)은 상기 제1 질소발생 모듈(110)에 비하여 상대적으로 저순도의 질소가스(N2-2)를 발생할 수 있다. 그리고 양자에서 발생하는 질소가스의 유량 역시 다를 수 있다.The first nitrogen generating module 110 may generate a relatively high purity nitrogen gas N2-1 as compared with the second nitrogen generating module 120 and the second nitrogen generating module 120 may generate the nitrogen gas Nitrogen gas (N2-2) of relatively low purity relative to the nitrogen generating module 110 can be generated. And the flow rate of the nitrogen gas generated in the both may also be different.

예컨대, 상기 제1 질소발생 모듈(110)은 흡착제가 충진된 복수의 압력용기를 이용하여 압력순환흡착(Pressure Swing Adsorption, 이하 'PSA'라 함) 방식에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 모듈일 수 있고, 상기 제2 질소발생 모듈(120)은 복수의 멤브레인(membrane) 모듈을 이용하여 지체 투과 원리에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 모듈일 수 있다. 한편, 상기 흡착제에는 제올라이트 분자체(ZMS, Zeolite Molecular Sieve), 탄소 분자체(CMS, Carbon Molecular Sieve) 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the first nitrogen generating module 110 may include a module for generating nitrogen gas from compressed air in accordance with a pressure swing adsorption (PSA) method using a plurality of pressure vessels filled with an adsorbent, And the second nitrogen generating module 120 may be a module for generating nitrogen gas from compressed air according to the principle of permeation using a plurality of membrane modules. Meanwhile, the adsorbent may include a zeolite molecular sieve (ZMS), a carbon molecular sieve (CMS), or the like. However, the scope of the present invention is not limited thereto.

한편, 상기 제1 질소발생 모듈(110) 및 제2 질소발생 모듈(120)의 질소발생 방식이 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 제1 질소발생 모듈(110) 및 제2 질소발생 모듈(120) 모두가 PSA 방식에 따라 질소가스를 발생할 수도 있고, 상기 제1 질소발생 모듈(110) 및 제2 질소발생 모듈(120) 모두가 멤브레인 방식으로 질소가스를 발생할 수도 있다.Meanwhile, the nitrogen generating method of the first nitrogen generating module 110 and the second nitrogen generating module 120 is not limited to the above example. For example, both the first nitrogen generating module 110 and the second nitrogen generating module 120 may generate nitrogen gas according to the PSA method, and the first nitrogen generating module 110 and the second nitrogen generating module 120 ) May all generate nitrogen gas by a membrane method.

상기 모드제어밸브 그룹(130)은 상기 제1 및 제2 질소발생 모듈의 배출 경로에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 모드제어밸브 그룹(130)은 제1 배출모드에서는 상기 제1 및 제2 질소발생 모듈 중 적어도 하나에서 발생한 질소가스(N2-1 또는 N2-2)가 독립적으로 배출되고, 제2 배출모드에서는 상기 제1 및 제2 질소발생 모듈에서 발생한 질소가스가 혼합된 질소가스(N2-FIN) 배출되도록 동작할 수 있다.The mode control valve group 130 may be coupled to a discharge path of the first and second nitrogen generating modules to control a discharge mode of the nitrogen gas. For example, in the first discharge mode, the mode control valve group 130 independently discharges nitrogen gas (N2-1 or N2-2) generated in at least one of the first and second nitrogen generation modules, Mode, nitrogen gas (N2-FIN) mixed with nitrogen gas generated in the first and second nitrogen generating modules may be discharged.

상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 질소 발생기(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 제1 질소발생 모듈(110) 및 제2 질소발생 모듈(120)의 질소발생 동작을 제어할 수 있다. 그리고 상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 모드제어밸브 그룹(130)의 동작을 제어하여 상기 질소 발생기(100)의 질소배출 모드를 제어할 수 있다.The control module 140 controls the operation of the nitrogen generator 100 as a whole. The control module 140 may control the nitrogen generating operation of the first nitrogen generating module 110 and the second nitrogen generating module 120. The control module 140 may control the operation of the mode control valve group 130 to control the nitrogen discharge mode of the nitrogen generator 100.

상기 질소 발생기(100)는 복수의 질소발생 모듈에서 발생하는 서로 다른 순도의 질소를, 독립적으로 출력하거나 혼합하여 출력함으로써, 다양한 순도의 질소가스를 발생할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 그리고 상기 질소 발생기(100)는 복수의 질소발생 모듈에서 질소가스를 발생할 수 있으므로 질소가스를 대용량 또는 다양한 유량으로 공급할 수 있는 효과를 제공할 수도 있다.The nitrogen generator 100 can produce nitrogen gas of various purity by independently outputting or mixing and outputting nitrogen of different purity generated in a plurality of nitrogen generating modules. Since the nitrogen generator 100 generates nitrogen gas in the plurality of nitrogen generating modules, it is possible to supply the nitrogen gas with a large capacity or a variety of flow rates.

도 2는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 질소발생 모듈들의 구성예들을 나타낸다.FIG. 2 shows exemplary configurations of the nitrogen generating modules included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

도 2의 (a)를 참조하면, 상기 질소 발생기(100)는 PSA 방식에 따라 질소를 발생하는 2개의 질소발생 모듈을 포함하는 적어도 2개 이상의 질소발생 모듈을 포함할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기 질소 발생기(100)는 PSA 방식에 따라 발생하는 서로 다른 순도의 질소가스를 독립적으로 배출하거나 서로 혼합하여 배출할 수 있다.Referring to FIG. 2 (a), it can be seen that the nitrogen generator 100 may include at least two nitrogen generating modules including two nitrogen generating modules for generating nitrogen according to the PSA method. Therefore, the nitrogen generator 100 may discharge nitrogen gas of different purity generated according to the PSA method independently or may mix and discharge the nitrogen gas.

도 2의 (b)를 참조하면, 상기 질소 발생기(100)는 멤브레인 방식에 따라 질소가스를 발생하는 2개의 질소발생 모듈을 포함하는 적어도 2개 이상의 질소발생 모듈을 포함할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기 질소 발생기(100)는 멤브레인 방식에 따라 각 질소발생 모듈에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출하거나 서로 혼합하여 배출할 수 있다.Referring to FIG. 2B, it can be seen that the nitrogen generator 100 may include at least two nitrogen generating modules including two nitrogen generating modules for generating nitrogen gas according to a membrane method . Therefore, the nitrogen generator 100 can independently discharge the nitrogen gas generated in each nitrogen generating module according to the membrane method, or mix and discharge the nitrogen gas.

도 2의 (c)를 참조하면, 상기 질소 발생기(100)는 멤브레인 방식에 따라 질소가스를 발생하는 적어도 2개의 질소발생 모듈을 포함하는 적어도 2개 이상의 질소발생 모듈을 포함할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기 질소 발생기(100)는 PSA 방식에 따라 발생 질소가스와 멤브레인 방식에 따라 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출하거나 서로 혼합하여 배출할 수 있다.Referring to FIG. 2 (c), the nitrogen generator 100 may include at least two nitrogen generating modules including at least two nitrogen generating modules for generating nitrogen gas according to a membrane method. have. Therefore, the nitrogen generator 100 can independently discharge the generated nitrogen gas and the nitrogen gas generated according to the membrane method according to the PSA method, or mix and discharge the nitrogen gas.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에서 배출 모드에 따라서 다양한 순도의 질소가스가 배출되는 예들을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 are conceptual explanatory diagrams illustrating examples in which nitrogen gas of various purity is discharged according to a discharge mode in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

먼저, 도 3의 예를 살펴본다. 제1 및 제2 질소발생 모듈(110 및 120)은 서로 다른 순도의 질소가스(N2-1 및 N2-2)를 발생할 수 있으며, 상기 질소가스의 배출모드는 모드제어밸브 그룹(130)에 포함된 모드제어밸브들의 개방/차단 동작 여부에 의하여 제어된다. 이하, 질소가스 배출모드에 따른 구체적인 동작을 살펴본다.First, an example of FIG. 3 will be described. The first and second nitrogen generation modules 110 and 120 may generate nitrogen gases N2-1 and N2-2 of different purity and the nitrogen gas discharge mode may be included in the mode control valve group 130 Off mode of the mode control valves. Hereinafter, a specific operation according to the nitrogen gas exhaust mode will be described.

제1 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 제1 모드제어밸브(VM1) 및 제2 모드제어밸브(VM2) 중 적어도 하나를 개방하여 상기 제1 및 제2 질소발생 모듈(110 및 120)에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출할 수 있다. 그리고 제2 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 상기 제1 및 제2 모드제어밸브(VM1 및 VM2)를 차단하고 제3 및 제4 모드제어밸브(VM3 및 VM4)를 개방하여 상기 질소가스(N2-1 및 N2-2)를 혼합하여 배출할 수 있다.In the first exhaust mode, the nitrogen generator 100 opens at least one of the first mode control valve VM1 and the second mode control valve VM2 to provide the first and second nitrogen generation modules 110 and 120 The generated nitrogen gas can be independently discharged. In the second discharge mode, the nitrogen generator 100 blocks the first and second mode control valves VM1 and VM2 and opens the third and fourth mode control valves VM3 and VM4 to remove the nitrogen gas N2-1 and N2-2) can be mixed and discharged.

즉, 도 3의 예에서 상기 질소 발생기(100)에서 제공할 수 있는 질소가스의 순도는 상기 제1 질소발생 모듈(110)에서 발생하는 질소의 순도, 상기 제2 질소발생 모듈(120)에서 발생하는 질소가스의 순도, 상기 제1 및 제2 질소발생 모듈(110 및 120)에서 발생하는 질소가스가 혼합된 순도를 포함하는 3가지 범위일 수 있다.That is, in the example of FIG. 3, the purity of the nitrogen gas that can be provided by the nitrogen generator 100 depends on the purity of nitrogen generated in the first nitrogen generation module 110, the purity of nitrogen generated in the second nitrogen generation module 120 The purity of the nitrogen gas generated in the first and second nitrogen generating modules 110 and 120, and the purity of the nitrogen gas generated in the first and second nitrogen generating modules 110 and 120.

다음으로, 도 4의 예를 살펴본다. 제1 내지 제3 질소발생 모듈(110, 120, 및 130)은 서로 다른 순도의 질소가스(N2-1, N2-2, 및 N2-3)를 발생할 수 있으며, 질소가스의 배출모드는 모드제어밸브 그룹(130)에 포함된 밸브들의 개방/차단 동작 여부에 의하여 제어된다. 이하, 질소가스 배출모드에 따른 구체적인 동작을 살펴본다.Next, an example of FIG. 4 will be described. The first to third nitrogen generation modules 110, 120, and 130 may generate nitrogen purges (N2-1, N2-2, and N2-3) of different purity levels, And is controlled by opening / closing operation of the valves included in the valve group 130. Hereinafter, a specific operation according to the nitrogen gas exhaust mode will be described.

제1 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 제5 모드제어밸브(VM5)를 개방하여 상기 제1 질소발생 모듈(110)에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출할 수 있다. 그리고 제1 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 제6 및 제7 모드제어밸브(VM6 및 VM7)를 개방하여 상기 제2 질소발생 모듈(120)에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출할 수 있다. 또한, 제1 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 제8 모드제어밸브(VM8)를 개방하여 상기 제3 질소발생 모듈(150)에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출할 수도 있다.In the first discharge mode, the nitrogen generator 100 may open the fifth mode control valve VM5 to independently discharge the nitrogen gas generated in the first nitrogen generation module 110. [ In the first discharge mode, the nitrogen generator 100 may open the sixth and seventh mode control valves VM6 and VM7 to independently discharge the nitrogen gas generated in the second nitrogen generation module 120 . In addition, in the first discharge mode, the nitrogen generator 100 may open the eighth mode control valve VM8 to independently discharge the nitrogen gas generated in the third nitrogen generation module 150.

제2 배출모드에서 상기 질소 발생기(100)는 상기 제6, 제7 및 제9 모드제어밸브(VM6, VM7, 및 VM9)를 개방하여 상기 질소가스(N2-1 및 N2-2)를 혼합하여 배출할 수 있다. 이때, 다른 모드제어밸브들은 차단된 상태일 수 있다. 한편, 제10 모드제어밸브(VM10)는 차단되고 제8 모드제어밸브(VM8)는 개방된 상태이면 상술한 혼합가스와 함께 상기 제3 질소발생 모듈(130)에서 발생된 질소가스(N2-3)가 동시에 배출될 수 있다.In the second exhaust mode, the nitrogen generator 100 opens the sixth, seventh and ninth mode control valves VM6, VM7, and VM9 to mix the nitrogen gases N2-1 and N2-2 Can be discharged. At this time, the other mode control valves may be in a blocked state. On the other hand, when the tenth mode control valve VM10 is shut off and the eighth mode control valve VM8 is in an open state, the nitrogen gas N2-3 generated in the third nitrogen generation module 130 together with the above- ) Can be discharged simultaneously.

이러한 메커니즘과 유사하게 상기 질소 발생기(100)는 제2 배출모드에서 상기 제2 및 제3 질소발생모듈(120 및 130)에서 발생하는 질소가스(N2-2 및 N2-3)가 혼합된 질소가스, 제1 및 제3 질소발생모듈(110 및 130)에서 발생하는 질소가스(N2-1 및 N2-3)가 혼합된 질소가스, 제1 내지 제3 질소발생 모듈(110, 120, 및 130)에서 발생하는 질소가스(N2-1, N2-2, 및 N2-3) 모두가 혼합된 질소가스가 배출될 수도 있다.Similar to this mechanism, the nitrogen generator 100 generates nitrogen gas (N2-2 and N2-3) mixed with nitrogen gas (N2-2 and N2-3) generated in the second and third nitrogen generation modules 120 and 130 in the second discharge mode Nitrogen gas (N2-1 and N2-3) generated in the first and third nitrogen generating modules 110 and 130, nitrogen gas mixed in the first to third nitrogen generating modules 110, 120, and 130, The nitrogen gas mixed with the nitrogen gas (N2-1, N2-2, and N2-3) generated from the nitrogen gas may be discharged.

즉, 도 4의 예에서 상기 질소 발생기(100)에서 제공할 수 있는 질소가스의 순도는 각 질소발생 모듈에서 발생할 수 있는 3가지, 질소발생 모듈 2개의 조합에 따른 3가지, 및 질소발생 모듈 3개의 조합에 따른 1가지를 포함하여 총 7가지 범위일 수 있다. 만약, 상기 질소 발생 모듈 각각의 유량이 서로 상이할 경우, 상기 질소 발생기(100)은 7가지 범위의 유량의 질소가스를 제공할 수 있다.In other words, in the example of FIG. 4, the purity of the nitrogen gas that can be provided by the nitrogen generator 100 may be three, three, or three depending on the combination of the two nitrogen generation modules, There can be a total of 7 ranges including one according to the combination of the two. If the flow rates of the respective nitrogen generating modules are different from each other, the nitrogen generator 100 may provide nitrogen gas having a flow rate in seven ranges.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 질소 발생기(100)는 제1 배출모드에서는 복수의 질소발생 모듈 중 하나에서 발생한 질소가스를 독립적으로 배출시키고 제2 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 중 적어도 2개에서 발생한 질소가스를 혼합하여 배출하도록, 상기 복수의 질소발생 모듈 및 상기 모드제어밸브 모듈을 제어함으로써, 배출되는 질소가스의 최종순도 및 최종 유량을 제어할 수 있다.As described above, the nitrogen generator 100 independently discharges the nitrogen gas generated in one of the plurality of nitrogen generating modules in the first discharging mode and discharges nitrogen gas in at least two of the plurality of nitrogen generating modules in the second discharging mode. The final order and the final flow rate of the discharged nitrogen gas can be controlled by controlling the plurality of nitrogen generating modules and the mode control valve module so that the generated nitrogen gas is mixed and discharged.

도 5는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에서 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 방식의 예들을 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram for explaining examples of a method of generating nitrogen gas from compressed air in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

도 5의 (a)는 산소 흡착제인 CMS를 이용한 질소발생 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 압력용기에 CMS가 충진된 상태에서 압축공기가 인입되어(즉, 유입되어) CMS가 충진된 압력용기를 통과하면서 산소가스는 CMS에 흡착되고 질소가스는 상기 압력용기를 통과하여, 최종적으로 질소가스가 발생하는 것을 날 수 있다.5 (a) is a conceptual diagram for explaining a nitrogen generating method using CMS which is an oxygen adsorbent. Referring to FIG. 5A, oxygen gas is adsorbed to CMS while nitrogen gas passes through a pressure vessel filled with CMS while compressed air is introduced (that is, introduced) in a state where CMS is filled in a pressure vessel, It is possible to pass through the pressure vessel and finally generate nitrogen gas.

도 5의 (b)는 멤브레인 모듈을 이용한 질소발생 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5의 (b)를 참조하면, 압축공기가 멤브레인 모듈에 인입되는 압력가스에서, 질소가스, 산소가스, 수증기 등 기체 성분들의 지체 투과 원리에 의하여 질소가스가 발생하는 것을 알 수 있다.5 (b) is a conceptual diagram for explaining a nitrogen generating method using a membrane module. Referring to FIG. 5 (b), it can be seen that nitrogen gas is generated in the pressure gas in which the compressed air is introduced into the membrane module, due to the retardation principle of gas components such as nitrogen gas, oxygen gas and water vapor.

한편, 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에서 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 방식이 상술한 예들로 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the method of generating nitrogen gas from the compressed air in the nitrogen generator 100 according to the present invention is not limited to the above-described examples.

도 6은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 제1 질소발생 모듈(110)의 일예를 나타내는 구성도이다. 도 7은 도 6에 도시된 제1 질소발생 모듈(110)의 동작 메커니즘을 나타내는 표이다.FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the first nitrogen generating module 110 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention. FIG. 7 is a table showing the operation mechanism of the first nitrogen generating module 110 shown in FIG.

상기 제1 질소발생 모듈(110)은 CMS가 충진된 제1 압력용기(111), 제2 압력용기(112), 인입단 밸브 그룹(113), 인출단 밸브 그룹(114), 미세 평형 경로(115), 및 버퍼 탱크(116)를 포함한다. 도 6 도시된 제1 질소발생 모듈(110)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 제1 질소발생 모듈(110)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.The first nitrogen generating module 110 includes a first pressure vessel 111, a second pressure vessel 112, a inlet valve group 113, a outlet valve group 114, a fine equilibrium path 115), and a buffer tank (116). The components of the first nitrogen generating module 110 shown in FIG. 6 are not essential, so that the first nitrogen generating module 110 may have more or fewer components. Hereinafter, the components will be described in order.

상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)는 서로 병렬로 연결되어 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행할 수 있다. 상기 인입단 밸브 그룹(113)은 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)에 대한 인입 기능, 배기(exhaust) 기능, 및 평형(equalization) 기능을 수행할 수 있다.The first and second pressure vessels 111 and 112 may be connected in parallel to complementarily perform oxygen adsorption using the filled oxygen adsorbent and regeneration operation of the filled oxygen absorbent. The inlet valve group 113 is provided with an inlet function for the first and second pressure vessels 111 and 112 and an exhaust function for the first and second pressure vessels 111 and 112 according to the operation states of the first and second pressure vessels 111 and 112. [ Function, and an equalization function.

상기 인출단 밸브 그룹(114)은 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)에 대한 질소 배출 기능 및 평형 기능을 수행할 수 있다. 상기 미세 평형 경로(115)는 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112) 사이를 연결하여 미세한 평형 동작을 수행한다. The outlet valve group 114 is provided with a nitrogen discharge function and a balancing function for the first and second pressure vessels 111 and 112 in accordance with the operating states of the first and second pressure vessels 111 and 112 Can be performed. The fine equilibrium path 115 connects the first and second pressure vessels 111 and 112 to perform a fine balancing operation irrespective of the operating states of the first and second pressure vessels 111 and 112 do.

이러한 미세 평형 경로(115)는 스피드 컨트롤러(speed controller)로 구현될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 미세 평형 경로(115)에 의한 '미세 평형'은 상기 인입단 밸브 그룹 및 인출단 밸브 그룹(114)에 포함된 평형 밸브들(VQ1 내지 VQ4)의 개폐에 따른 평형 동작에 비하여 그 정도가 약하게 수행되는 것을 의미한다.Such a microbalance path 115 may be implemented with a speed controller. However, the scope of the present invention is not limited thereto. On the other hand, the 'fine balance' by the fine equilibrium path 115 is smaller than the equilibrium operation due to the opening and closing of the balance valves VQ1 to VQ4 included in the inlet valve group and the outlet valve group 114 It means that it is performed weakly.

상기 제1 산소발생 모듈(110)에 의한 질소가스 발생은 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)에서 산소흡착 및 재생 동작이 상보적으로 수행됨으로써 이루어진다. 이때, 상기 인입단 밸브 그룹(113), 인출된 밸브 그룹(114), 및 미세 평형 경로(115)는 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112)의 동작 상태에 따라 밸브 개폐 및 미세 평형 동작을 수행한다.Nitrogen gas generation by the first oxygen generating module 110 is accomplished by complementarily performing oxygen adsorption and regeneration operations in the first and second pressure vessels 111 and 112. At this time, the inlet valve group 113, the drawn valve group 114, and the fine equilibrium path 115 are opened and closed according to the operation states of the first and second pressure vessels 111 and 112, And performs an operation.

도 7을 참조하면, 상기 제1 및 제2 압력용기(111 및 112) 각각에서는 가압 단계, 흡착 단계, 평형 단계, 감압(배기) 단계, 및 재생 단계가 반복적으로 수행된다. 이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 제1 질소발생 모듈(110)에서 질소가 발생하는 구체적인 과정을 살펴본다.Referring to FIG. 7, in each of the first and second pressure vessels 111 and 112, a pressurization step, an adsorption step, an equilibrium step, a depressurization (exhaust) step, and a regeneration step are repeatedly performed. Hereinafter, a specific process of generating nitrogen in the first nitrogen generating module 110 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.

먼저, 인입 밸브(VI-1)이 개방되어 상기 제1 압력용기(111) 내부의 압력을 흡착 압력으로 높이기 위한 가압단계가 수행된다. 이때, 상기 제2 압력용기(112)는 감압된 상태에서 개방된 배기 밸브(VEX-2)를 통하여 내부의 산소가스를 배출하는 감압(배기) 단계를 수행하고 있을 수 있다. 이때, 상기 미세 평형 경로(115)를 통하여 상기 제1 압력용기(111)의 압력이 전달되면서 산소가스의 배출이 촉진될 수 있다.First, a pressure step for raising the pressure inside the first pressure vessel 111 to an adsorption pressure is performed by opening the draw valve VI-1. At this time, the second pressure vessel 112 may be performing a depressurization (exhaust) step of discharging the oxygen gas inside through the exhaust valve VEX-2 opened under a reduced pressure. At this time, the pressure of the first pressure vessel 111 is transferred through the fine equilibrium path 115, and the discharge of oxygen gas can be promoted.

그런 다음 상기 제1 압력용기(111) 내부에 충진된 CMS에 의하여 산소흡착 단계가 수행되면서 인출 밸브(VO-1)가 개방되어 고순도의 질소가스가 버퍼 탱크(116)에 충전된다. 흡착 단계가 수행되는 도중에서 상기 미세 평형 경로(115)를 통하여 소량의 질소가스를 상기 제2 압력용기(112)의 상부로 전달된다. 이때, 상기 제2 압력용기(112) 측에서는 CMS에 흡착된 산소를 제거하는 재생 단계가 수행된다. 재생 단계에서도 산소가스의 배출을 위하여 상기 배기 밸브(VEX-2)는 개방된 상태임이 바람직하다.Then, the oxygen adsorption step is performed by the CMS filled in the first pressure vessel 111, so that the withdrawal valve VO-1 is opened to fill the buffer tank 116 with the high-purity nitrogen gas. During the adsorption step, a small amount of nitrogen gas is delivered to the upper portion of the second pressure vessel 112 through the fine equilibrium path 115. At this time, a regeneration step of removing oxygen adsorbed on the CMS is performed on the second pressure vessel 112 side. In the regeneration step, the exhaust valve (VEX-2) is preferably open to discharge oxygen gas.

흡착 단계가 수행된 다음, 인입 및 인출 밸브(VI-1 및 VO-1)가 차단되고, 인입/인출단의 평형 밸브들(VEQ1 내지 VEQ4)이 수 초간 개방되어, 상기 제1 압력용기(111)의 상부의 질소가스가 대량(미세 평형 경로에 비하여)으로 상기 제2 압력용기(112)의 상부로 이동되며, 상기 제1 압력용기(111)의 하부의 압축공기가 상기 제2 압력용기(112)의 하부로 이동된다. 한편, 상기 제2 압력용기(112) 측에서도 인입/인출 밸브(VI-2 및 VO-2)는 차단된 상태임이 바람직하다.After the adsorption step is performed, the inlet and outlet valves VI-1 and VO-1 are shut off and the equilibrium valves VEQ1 to VEQ4 of the inlet / outlet stages are opened for a few seconds, The nitrogen gas in the upper portion of the first pressure vessel 111 is moved to the upper portion of the second pressure vessel 112 in a large amount (as compared with the fine equilibrium path) 112). On the other hand, it is preferable that the inlet / outlet valves VI-2 and VO-2 are also blocked from the second pressure vessel 112 side.

평형 단계가 수행된 다음, 상기 평형 밸브들(VEQ1 내지 VEQ4)이 차단되고, 상기 제1 압력용기(111)의 배기 밸브(VEX-1)가 개방되어 상기 제1 압력용기(111) 내부의 압력이 낮아지고 산소가스가 배출되는 감압(배기) 단계가 수행된다. 상기 제2 압력용기(112) 측에서는 인입 밸브(VI-2)가 개방되어 내부 압력이 높아지는 가압 단계가 수행된다. 이때, 상기 미세 평형 경로(115)를 통하여 전달되는 압력에 의하여 상기 제1 압력용기(111)에서의 산소가스 배출이 촉진될 수 있다.The equilibrium step is performed and then the equilibrium valves VEQ1 to VEQ4 are shut off and the exhaust valve VEX-1 of the first pressure vessel 111 is opened so that the pressure inside the first pressure vessel 111 (Exhaust) step is performed in which oxygen gas is discharged. On the side of the second pressure vessel 112, a pressurization step in which the inlet valve VI-2 is opened and the internal pressure is increased is performed. At this time, the discharge of oxygen gas in the first pressure vessel 111 can be promoted by the pressure transmitted through the fine equilibrium path 115.

감압(배기) 단계에 이어서, 상기 제1 압력용기(111)에서는 재생 단계가 수행된다. 재생 과정에서 발생하는 산소가스의 배출을 위하여 배기 밸브(VEX-2)은 개방된 상태임이 바람직하다. 그리고 상기 미세 평형 경로(115)를 통하여 전달되는 압력에 의하여 산소가스의 배출이 촉진될 수 있다. 이때, 상기 제2 압력용기(112) 측에서는 배기 밸브(VO-2)가 개방되어 산소흡착에 따라 발생하는 질소를 버퍼 탱크(116)로 배출하는 흡착 단계가 수행된다.Following the depressurization (venting) step, a regeneration step is carried out in the first pressure vessel 111. It is preferable that the exhaust valve VEX-2 is in the open state for discharging the oxygen gas generated in the regeneration process. And the discharge of the oxygen gas can be promoted by the pressure transmitted through the fine equilibrium path (115). At this time, in the second pressure vessel 112 side, the exhaust valve VO-2 is opened and an adsorption step of discharging nitrogen generated in accordance with oxygen adsorption to the buffer tank 116 is performed.

상기 제1 압력용기(111)에서 재생 단계가 수행된 다음, 상기 제2 압력용기(112) 측에서는 흡착 단계로 평형 단계가 수행된다. 이때, 상기 평형 밸브들(VEQ1 내지 VEQ4)은 개방되고 인입/인출 밸브들(VI-1, VI-2, VO-1, 및 VO-2)은 차단된 상태임이 바람직하다. 그런 다음 앞서 살펴본 가압 단계 이후 단계가 반복적으로 수행된다.After the regeneration step is performed in the first pressure vessel 111, the equilibrium step is performed in the adsorption step on the second pressure vessel 112 side. At this time, it is preferable that the balance valves VEQ1 to VEQ4 are opened and the inlet / outlet valves VI-1, VI-2, VO-1, and VO-2 are shut off. Then, the steps after the above-mentioned pressing step are repeatedly performed.

도 8은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 PSA 방식의 제1 질소발생 모듈(160)의 다른 예를 나타내는 구성도이다.FIG. 8 is a configuration diagram showing another example of the PSA type first nitrogen generating module 160 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 제1 질소발생 모듈(160)은 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162), 인입단 밸브 그룹(163), 인출단 밸브 그룹(164), 및 미세 평형 경로 그룹(165)을 포함한다. 도 8에 도시된 제1 질소발생 모듈(160)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 제1 질소발생 모듈(160)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Referring to FIG. 8, the first nitrogen generating module 160 includes first and second pressure vessel groups 161 and 162, a inlet valve group 163, a outlet valve group 164, and a micro- Group < / RTI > The components of the first nitrogen generating module 160 shown in FIG. 8 are not essential, so that the first nitrogen generating module 160 may have more or less components than those of the first nitrogen generating module 160 shown in FIG. Hereinafter, the components will be described in order.

상기 제1 압력 용기 그룹(161) 및 제2 압력용기 그룹(162)은 서로 병렬로 연결되며, 각각이 서로 병렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하며, 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행할 수 있다. 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 하위 압력 용기들을 서로 매칭되어 흡착/재생 단계를 수행한다. 예컨대, 제1 하위 압력용기들(Tank1 및 Tank1'), 제2 하위 압력용기들(Tank2 및 Tank2'), 및 제3 하위 압력용기들(Tank3 및 Tank3')은 서로 매칭된다.The first pressure vessel group 161 and the second pressure vessel group 162 are connected in parallel to each other and include a plurality of lower pressure vessels connected in parallel with each other, and oxygen adsorption and filling using a filled oxygen adsorbent It is possible to perform the regeneration operation of the adsorbed oxygen adsorbent complementarily. The lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups 161 and 162 are matched with each other to perform an adsorption / regeneration step. For example, the first lower pressure vessels Tank1 and Tank1 ', the second lower pressure vessels Tank2 and Tank2', and the third lower pressure vessels Tank3 and Tank3 'are matched with each other.

상기 인입단 밸브 그룹(163)은 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)에 대한 인입 기능, 배기 기능, 및 평형 기능을 수행할 수 있다. 상기 인입단 밸브 그룹(163)에는 복수의 인입 밸브(VI-1 내지 VI-6), 배기 밸브(VEX-1 내지 VEX-6), 및 평형 밸브(VEQ-4 내지 VEQ-6)가 포함되어 있다.The inlet valve group 163 is provided with an inlet function for the first and second pressure vessel groups 161 and 162 and a suction function for the first and second pressure vessel groups 161 and 162, , And equilibrium functions. The inlet valve group 163 includes a plurality of inlet valves VI-1 to VI-6, exhaust valves VEX-1 to VEX-6 and equilibrium valves VEQ-4 to VEQ-6 have.

상기 인출단 밸브 그룹(164)은 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기(161 및 162)에 대한 질소 배출 기능 및 평형 기능을 수행할 수 있다. 상기 인출단 밸브 그룹(164)에는 복수의 인출 밸브(VO-1 내지 VO-6) 및 평형 밸브(VEQ-1 내지 VEQ-3)가 포함되어 있다.The outgoing valve group 164 is configured to provide the nitrogen discharge function and the equilibrium function to the first and second pressure vessels 161 and 162 in accordance with the operating states of the first and second pressure vessel groups 161 and 162, Can be performed. The outlet valve group 164 includes a plurality of outlet valves VO-1 to VO-6 and balance valves VEQ-1 to VEQ-3.

상기 미세 평형 경로 그룹(165)은 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 매칭되는 하위 압력용기 사이를 연결할 수 있다.The fine equilibrium path group 165 is formed in the first and second pressure vessel groups 161 and 162 independently of the operating states of the first and second pressure vessel groups 161 and 162, .

한편, 컨트롤 모듈(140)은 상기 인입단 밸브 그룹(163) 및 상기 인출된 밸브 그룹(164)의 개폐를 제어하여, 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있다. 이하에서는 상기 제1 질소발생 모듈(160)의 구체적인 동작을 살펴본다.On the other hand, the control module 140 controls the opening and closing of the inlet valve group 163 and the drawn valve group 164 to change the number of lower pressure vessels to perform complementary oxygen adsorption and regeneration operations have. Hereinafter, a specific operation of the first nitrogen generating module 160 will be described.

상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)의 매칭되는 제1 하위 압력용기들(Tank1 및 Tank1'), 제2 하위 압력용기들(Tank2 및 Tank2'), 및 제3 하위 압력용기들(Tank3 및 Tank3')은 서로 상보적으로 흡착/재생 단계를 수행한다. The first lower pressure vessels Tank1 and Tank1 ', the second lower pressure vessels Tank2 and Tank2', and the third lower pressure vessels Tank1 'and Tank2', which match the first and second pressure vessel groups 161 and 162, (Tank 3 and Tank 3 ') perform adsorption / regeneration steps complementarily with each other.

상기 하위 압력용기들 사이의 매칭관계는 앞서 살펴본 도 6에서 제1 압력용기(111)와 제2 압력용기(112) 사이의 관계와 유사하다. 다만, 도 8의 예에서는 서로 병렬로 연결된 복수의 하위 압력 용기들이 도 6의 예에서의 하나의 압력용기를 대체한다는 점에서 차이가 있다. 그리고 매칭되는 상기 복수의 하위 압력용기들의 상보적 흡착/재생 기능이, 컨트롤 모듈(140)에 의하여 독립적으로 제어될 수 있다는 점도 도 8의 예의 또 다른 특징이다. 이에 대한 더 구체적인 예들을 살펴 본다.The matching relationship between the lower pressure vessels is similar to the relationship between the first pressure vessel 111 and the second pressure vessel 112 in FIG. However, in the example of Fig. 8, there is a difference in that a plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other replace one pressure vessel in the example of Fig. It is another feature of the example of FIG. 8 that the complementary adsorption / regeneration function of the matched lower pressure vessels can be independently controlled by the control module 140. More specific examples are given below.

먼저, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162) 중 매칭되는 하나의 하위 압력용기 세트만이 상보적 흡착/재생 단계를 수행하면서 질소가스를 발생할 수 있는 3가지 형태가 가능하다. 즉, 상기 제1 하위 압력용기들(Tank1 및 Tank1'), 상기 제2 하위 압력용기들(Tank2 및 Tank2'), 및 상기 제3 하위 압력용기들(Tank3 및 Tank3') 중 하나의 매칭 용기 세트만이 질소가스에 이용될 수 있다.First, only one set of lower pressure vessels matched among the first and second pressure vessel groups 161 and 162 is capable of generating nitrogen gas while performing a complementary adsorption / regeneration step. That is, the matching vessel set of one of the first lower pressure vessels Tank1 and Tank1 ', the second lower pressure vessels Tank2 and Tank2', and the third lower pressure vessels Tank3 and Tank3 ' Can be used for nitrogen gas.

이러한 매칭 용기 세트의 질소발생 동작은 상기 매칭 용기 세트에 대응되는 인입밸브들, 인출밸브들, 배기밸브들, 평형밸브들, 및 미세 평형 경로의 동작에 의하여 이루어질 수 있는데, 이는 앞서 도 6의 설명으로부터 당업자가 용이하게 도출할 수 있을 것인바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서 살펴볼 동작 상태들에 대해서도 마찬가지이다.The nitrogen generating operation of this set of matching vessels can be accomplished by operation of inlet valves, draw valves, exhaust valves, balance valves, and microbalance paths corresponding to the set of matching vessels, A person skilled in the art can easily derive it, and a detailed description thereof will be omitted. The same is true for the operation states to be discussed below.

다음으로, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162) 중 매칭되는 2개의 하위 압력용기 세트들이 상보적 흡착/재생 단계를 수행하면서 질소가스를 발생할 수 있는 3가지 조합이 가능하다. 즉, 상기 제1 하위 압력용기들(Tank1 및 Tank1'), 상기 제2 하위 압력용기들(Tank2 및 Tank2'), 및 상기 제3 하위 압력용기들(Tank3 및 Tank3') 중 2개의 매칭 용기 세트만이 질소가스에 이용될 수 있다.Next, three combinations are possible, in which the two sets of lower pressure vessels of the first and second groups of pressure vessels 161 and 162 are capable of generating nitrogen gas while performing a complementary adsorption / regeneration step. That is, two sets of matching containers among the first lower pressure vessels Tank1 and Tank1 ', the second lower pressure vessels Tank2 and Tank2', and the third lower pressure vessels Tank3 and Tank3 ' Can be used for nitrogen gas.

마지막으로, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹(161 및 162)에 포함된 모든 하위 압력용기 세트들이 상보적 흡착/제생 단계를 수행하면서 질소가스를 발생할 수 있다. 즉, 상기 제1 하위 압력용기들(Tank1 및 Tank1'), 상기 제2 하위 압력용기들(Tank2 및 Tank2'), 및 상기 제3 하위 압력용기들(Tank3 및 Tank3') 모두가 질소가스에 이용될 수 있다. Finally, all of the lower pressure vessel sets contained in the first and second pressure vessel groups 161 and 162 may generate nitrogen gas while performing a complementary adsorption / biosorption step. That is, both of the first lower pressure vessels Tank1 and Tank1 ', the second lower pressure vessels Tank2 and Tank2', and the third lower pressure vessels Tank3 and Tank3 ' .

상술한 바와 같이, 도 8의 예에서는 총 7가지의 질소발생 형태가 가능하다. 즉, 하위 압력용기들의 질소발생 용량이나 질소발생 순도를 달리하면, 도 8에서 살펴본 예에 따르면, 본 발명에 따른 질소 발생기(100)는 질소 발생에 이용되는 압력용기의 개수를 조절함으로써 요구되는 질소가스 용량 및 순도를 충족시킬 수 있다. 즉, 상기 질소 발생기(100)는 LC/MS/MS, 질량 분석기, ELSD, NMR 등의 분석 장비에서 요구하는 다양한 순도 및 용량의 질소가스를 제공할 수 있다.As described above, in the example of Fig. 8, a total of seven types of nitrogen generation are possible. 8, the nitrogen generator 100 according to the present invention adjusts the number of the pressure vessels used for nitrogen generation so that the required nitrogen (nitrogen) Gas capacity and purity can be met. That is, the nitrogen generator 100 can provide nitrogen gas of various purity and capacity as required in an analysis equipment such as LC / MS / MS, mass spectrometer, ELSD, and NMR.

그리고 하나의 압력용기를 이용하는 것에 비하여, 도 8의 예에서와 같이, 병렬로 연결된 복수의 압력용기들을 이용함으로써 질소 발생기의 소형화 및 경량화가 가능해질 수 있다.In contrast to the use of a single pressure vessel, the use of a plurality of pressure vessels connected in parallel as in the example of Fig. 8 makes it possible to reduce the size and weight of the nitrogen generator.

도 9는 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 멤브레인 방식의 제2 질소발생 모듈(170)의 일예를 나타내는 구성도이다.FIG. 9 is a block diagram showing an example of a membrane type second nitrogen generation module 170 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 제2 질소발생 모듈(170)은 서로 병렬로 연결된 제1 내지 제3 멤브레인 모듈(171 내지 173), 제1 내지 제3 인입 밸브(VI-1 내지 VI-3), 및 제1 내지 제3 배출제어수단(S-C1 내지 S-C3), 및 제1 내지 제6 모드제어밸브(VM-1 내지 VM-6)를 포함한다.9, the second nitrogen generating module 170 includes first to third membrane modules 171 to 173 connected in parallel to each other, first to third inlet valves VI-1 to VI-3, And first to third discharge control means S-C1 to S-C3, and first to sixth mode control valves VM-1 to VM-6.

도 9에 도시된 제2 질소발생 모듈(170)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 제2 질소발생 모듈(170)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.The components of the second nitrogen generating module 170 shown in FIG. 9 are not essential, so that the second nitrogen generating module 170 may have more or less components than those of the second nitrogen generating module 170 shown in FIG. Hereinafter, the components will be described in order.

상기 제1 내지 제3 멤브레인 모듈(171 내지 173)에서 발생할 수 있는 질소가스는 서로 다른 순도 및 용량을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제3 인입 밸브(VI-1 내지 VI-3)는 상기 제1 내지 제3 멤브레인 모듈(171 내지 173)의 인입경로에 결합되어 압축공기의 인입여부를 제어한다.The nitrogen gas that may be generated in the first to third membrane modules 171 to 173 may have different purity and capacity. The first to third inlet valves VI-1 to VI-3 are coupled to the inlet passages of the first to third membrane modules 171 to 173 to control whether the compressed air is introduced.

상기 제1 내지 제3 배출제어수단(S-C1 내지 S-C3)은 상기 제1 내지 제3 멤브레인 모듈(171 내지 173)의 배출 경로에 결합되어 질소가스의 배출량을 제어할 수도 있고, 질소가스의 배출을 차단할 수도 있다. 상기 제1 내지 제6 모드제어밸브(VM-1 내지 VM-6)는 상기 제1 내지 제3 배출제어수단(S-C1 내지 S-C3)에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 배출제어수단(S-C1 내지 S-C3) 각각은 스피드 컨트롤러로 구현될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The first to third discharge control means S-C1 to S-C3 may be connected to discharge paths of the first to third membrane modules 171 to 173 to control the discharge amount of the nitrogen gas, As shown in FIG. The first to sixth mode control valves VM-1 to VM-6 are coupled to the first to third discharge control means S-C1 to S-C3 to control the discharge mode of the nitrogen gas . As shown in the figure, each of the first to third discharge control means S-C1 to S-C3 may be implemented as a speed controller. However, the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 제2 질소발생 모듈(170)의 구성요소들을 제어함으로써 다양한 순도와 용량의 질소가스를 발생할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 제1 멤브레인 모듈(171)에 대하여 상기 제1 인입제어밸브(VI-1)을 개방하고 상기 제1 배출제어수단(S-C1)이 소정의 질소가스를 배출하도록 제어하면서, 제1 배출제어밸브(VM-1)을 개방함으로써 제1 멤브레인 모듈(171)에서 발생하는 질소가스를 배출할 수 있다. The control module 140 may generate nitrogen gas of various purity and capacity by controlling the components of the second nitrogen generating module 170. For example, the control module 140 opens the first inlet control valve (VI-1) to the first membrane module (171) and the first discharge control means (S-C1) It is possible to discharge the nitrogen gas generated in the first membrane module 171 by opening the first discharge control valve VM-1.

이와 유사하게, 상기 컨트롤 모듈(140)은 제2 및 제3 멤브레인 모듈(172 및 173)에서 발생하는 질소가스가 독립적으로 배출되도록 할 수도 있다. 그 동작 메커니즘은 제1 멤브레인 모듈(171)의 동작과 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상술한 경우들에 있어서, 각 멤브레인 모듈의 배출 경로는 서로 연결되지 않고 분리된 상태를 유지한다.Similarly, the control module 140 may allow the nitrogen gas generated from the second and third membrane modules 172 and 173 to be independently discharged. Since the operation mechanism is similar to that of the first membrane module 171, detailed description thereof will be omitted. In the above cases, the discharge paths of the respective membrane modules are not connected to each other and remain separated.

다음으로 상기 컨트롤 모듈(140)은 2개의 멤브레인 모듈에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 제1 및 제2 인입제어밸브(VI-1 및 VI-2)를 개방하고, 상기 제1 모드제어밸브(VM-1)를 차단하고, 제4 및 제2 모드 제어밸브(VM-4 및 VM-2)를 개방하므로써, 제1 및 제2 멤브레인 모듈(171 및 172)에서 발생하는 질소가스가 혼합되어 배출되도록 할 수 있다.Next, the control module 140 can mix and discharge the nitrogen gas generated from the two membrane modules. For example, the control module 140 opens the first and second inlet control valves VI-1 and VI-2, blocks the first mode control valve VM-1, Nitrogen gas generated in the first and second membrane modules 171 and 172 can be mixed and discharged by opening the two-mode control valves VM-4 and VM-2.

이와 유사하게 상기 컨트롤 모듈(140)은 제2 및 제3 멤브레인 모듈(172 및 173)에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출하거나, 상기 제1 및 제3 멤브레인 모듈(171 및 173)에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출할 수도 있다. 이러한 동작에 대해서는 앞서 살펴본 예에서 용이하게 도출할 수 있을 것인바, 상세한 설명은 생략한다.Similarly, the control module 140 mixes and discharges the nitrogen gas generated from the second and third membrane modules 172 and 173, and mixes and discharges the nitrogen gas generated from the first and third membrane modules 171 and 173 Gas may be mixed and discharged. This operation can be easily derived from the above-mentioned examples, and a detailed description thereof will be omitted.

마지막으로 상기 컨트롤 모듈(140)은 3개의 멤브레인 모듈(171 내지 173) 모두에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출할 수도 있다. 이러한 동작은 3개의 멤브레인 모듈(171 내지 173) 모두가 질소가스를 발생하고, 상기 제1, 제3, 및 제6 모드제어밸브들(VM-1, VM-6, VM-3)이 차단되고, 상기 제2, 제4, 및 제5 모드제어밸브들(VM-2, VM-4, 및 VM-5)이 개방됨으로써 수행될 수 있다.Finally, the control module 140 may mix and discharge the nitrogen gas generated from all of the three membrane modules 171 to 173. This operation is performed when all of the three membrane modules 171 to 173 generate nitrogen gas and the first, third and sixth mode control valves VM-1, VM-6 and VM-3 are shut off , And the second, fourth and fifth mode control valves VM-2, VM-4, and VM-5 are opened.

상술한 바와 같이, 도 9에 도시된 제2 질소발생 모듈을 포함하는, 본 발명에 따른 질소 발생기(100)는 상기 복수의 멤브레인 모듈 그룹 각각에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출하거나, 상기 복수의 멤브레인 모듈 그룹 중 적어도 2개의 멤브레인 모듈 그룹에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출할 수 있다. 그러므로 상기 질소 발생기 역시, 도 8에서 살펴본 바와 같이 다양한 순도 및 용량의 질소가스를 발생할 수 있다. 그리고 도 9의 질소발생 모듈은, 하나의 멤브레인 모듈을 이용하는 것에 비하여, 병렬로 연결된 복수의 멤브레인 모듈들을 이용함으로써 질소 발생기의 소형화 및 경량화 구현을 가능케할 수 있다.As described above, the nitrogen generator 100 according to the present invention, including the second nitrogen generating module shown in FIG. 9, independently discharges the nitrogen gas generated in each of the plurality of membrane module groups, The nitrogen gas generated from at least two membrane module groups out of the membrane module groups can be mixed and discharged. Therefore, the nitrogen generator may also generate nitrogen gas of various purity and capacity as shown in FIG. The nitrogen generating module shown in FIG. 9 can use a plurality of membrane modules connected in parallel to each other, thereby enabling the miniaturization and weight reduction of the nitrogen generator, compared to the use of one membrane module.

도 10은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함된 제1 질소발생 모듈(180)의 또 다른 예를 나타낸다.10 shows another example of the first nitrogen generating module 180 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 제1 질소발생 모듈(180)은 서로 상보적으로 흡착 및 재생 과정을 수행하는 제1 압력용기 그룹(181 내지 183) 및 제2 압력용기 그룹(미도시)를 포함한다. 상기 제1 압력 용기 그룹(181 내지 183)은 서로 병렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하는 것을 알 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나 상기 제2 압력용기 그룹은 이러한 구조에 매칭되는 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 10, the first nitrogen generating module 180 includes first pressure vessel groups 181 to 183 and second pressure vessel groups (not shown) that perform adsorption and regeneration processes complementary to each other . It is noted that the first pressure vessel groups 181 to 183 include a plurality of lower pressure vessels connected in parallel with each other. Although not shown in the drawings, the second pressure vessel group may have a structure matching this structure.

상기 제1 질소발생 모듈(180)은 상기 제1 압력용기 그룹(181 내지 183) 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 압력용기 그룹(181 내지 183) 및 제2 압력용기에 대한 인입 기능, 질소배출기능, 배기 기능을 수행하는 복수의 밸브 그룹을 포함한다.The first nitrogen generating module 180 is connected to the first pressure vessel group 181 to 183 and the second pressure vessel 182 in accordance with the operation states of the first pressure vessel group 181 to 183 and the second pressure vessel group And includes a plurality of valve groups that perform an inlet function, a nitrogen discharge function, and an exhaust function.

도 10에서는 제1 압력용기 그룹(181 내지 183)에 대응되는 복수의 인입제어밸브(VI-1 내지 VI-3), 복수의 출력제어밸브(VO-1 내지 VO-3), 복수의 배기제어밸브(VEX-1 내지 VEX3), 인접 압력용기 사이의 연결 여부를 제어하는 용기연결 밸브 그룹(VM-1 및 VM-2)을 포함한다.10, a plurality of intake control valves VI-1 to VI-3 corresponding to the first pressure vessel groups 181 to 183, a plurality of output control valves VO-1 to VO-3, Valves VEX-1 to VEX3, and container connecting valve groups VM-1 and VM-2 for controlling whether or not to connect adjacent pressure vessels.

상기 제1 질소발생 모듈(180)은 상기 제1 압력용기 그룹(181 내지 183) 사이의 평형 기능을 수행하는 평형 수단 그룹(EQ1 내지 EQ6)을 포함한다. 상기 평형 수단 그룹 각각은 앞서 살펴본 예들에서의 평형 밸브 및 미세 평형 경로를 포함할 수 있다.The first nitrogen generating module 180 includes equilibrium means groups EQ1 to EQ6 that perform an equilibrium function between the first pressure vessel groups 181 to 183. Each of the balancing means groups may comprise an equilibrium valve and a microbalance path in the examples discussed above.

컨트롤 모듈(140)은 상기 용기 연결 밸브 그룹(VM-1 및 VM-2)의 개폐를 제어하여, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹 각각에서 상기 서로 직렬로 연결되어 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있다. 도 10을 참조하여 제1 압력용기 그룹(181 내지 183)의 동작을 중심으로 상기 제1 질소발생 모듈(180)의 동작을 살펴본다. 한편, 상기 제2 압력용기 그룹의 동작은 제1 압력용기 그룹(181 내지 183)의 동작과 유사하며 상보적이므로 상기 제2 압력용기 그룹의 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.The control module 140 controls the opening and closing of the container connecting valve groups VM-1 and VM-2 so that the first and second pressure container groups are connected in series with each other to complementarily perform oxygen adsorption and regeneration It is possible to change the number of the lower pressure vessels to perform the operation. Referring to FIG. 10, the operation of the first nitrogen generating module 180 will be described focusing on the operation of the first pressure vessel group 181 to 183. The operation of the second pressure vessel group is similar to that of the first pressure vessel group 181 to 183 and is complementary, so that detailed description of the operation of the second pressure vessel group will be omitted.

상기 컨트롤 모듈(140)은 하위 압력용기들(181 내지 183) 각각에서 질소가스를 독립적으로 발생할 수 있다. 예컨대, 제1 인입제어밸브(VI-1), 제2 인입제어밸브(VI-1), 제2 배출제어밸브(VO-1), 및 제2 배출제어밸브(VO-2)를 개방하여 3개 중 2개의 하위 압력용기들(181 및 182) 각각에서 발생하는 질소가스를 독립적으로 배출할 수 있다. 경우에 따라서 상기 컨트롤 모듈(140)은 모드제어밸브들(미도시)의 개폐 동작을 제어하여 상기 개의 하위 압력용기들(181 및 182)에서 발생하는 질소가스를 혼합하여 배출할 수도 있다.The control module 140 may independently generate nitrogen gas in each of the lower pressure vessels 181 to 183. For example, by opening the first intake control valve VI-1, the second intake control valve VI-1, the second discharge control valve VO-1, and the second discharge control valve VO- The nitrogen gas generated in each of the two lower pressure vessels 181 and 182 can be independently discharged. In some cases, the control module 140 controls the opening and closing operations of the mode control valves (not shown) to mix and discharge the nitrogen gas generated in the lower pressure vessels 181 and 182.

상기 컨트롤 모듈(140)은 상기 제1 인입제어밸브(VI-1)를 개방하고 WP1 용기연결 밸브(VM-1)를 개방하고, 제2 배출제어밸브(VO-2)를 개방하여 2개의 직렬로 연결된 2개의 하위 압력용기(181 및 182)를 이용하여 질소가스를 발생할 수 있다. 이때, 상기 제2 배출제어밸브(VO-2)를 통하여 배출되는 질소가스의 순도는 하나의 압력용기를 이용하여 배출되는 질소가스의 순도보다 높을 수 있다.The control module 140 opens the first inlet control valve VI-1, opens the WP1 vessel connection valve VM-1, opens the second outlet control valve VO-2, Nitrogen gas can be generated by using two lower pressure vessels 181 and 182 connected to each other. At this time, the purity of the nitrogen gas discharged through the second discharge control valve (VO-2) may be higher than the purity of the nitrogen gas discharged using one pressure vessel.

이와 유사하게 상기 컨트롤 모듈(140)은 직렬로 연결된 3개의 하위 압력용기(181 내지 183) 모두를 이용하여 질소가스를 배출할 수 있다. 이 경우 배출되는 질소가스의 순도는 직렬로 연결된 2개의 압력용기를 이용하는 질소가스의 순도에 비하여 높을 수 있다. Similarly, the control module 140 can exhaust nitrogen gas using all three lower pressure vessels 181 to 183 connected in series. In this case, the purity of the discharged nitrogen gas may be higher than the purity of the nitrogen gas using the two pressure vessels connected in series.

상술한 바와 같이, 도 10에 도시된 제1 질소 발생 모듈(180)을 이용하는 본 발명에 따른 질소 발생기는 직렬로 연결되는 압력용기의 개수를 제어함으로써 서로 다른 순도의 질소가스를 배출할 수도 있고, 독립적으로 질소가스를 발생하는 압력용기의 개수를 제어함으로써 최종적으로 배출되는 질소가스의 용량을 제어할 수도 있다. 한편, 도 10의 예에서, 압력용기의 독립적 질소가스 발생 동작은 선택적 동작일 수 있다. 이때, 상기 제1 질소발생 모듈(180)에서 압력용기들에 연결된 인입제어밸브들(VI-2 및 VI-3)은 제거될 수 있다.As described above, the nitrogen generator according to the present invention using the first nitrogen generating module 180 shown in FIG. 10 may discharge nitrogen gas of different purity by controlling the number of pressure vessels connected in series, It is also possible to control the capacity of the finally discharged nitrogen gas by controlling the number of pressure vessels independently generating nitrogen gas. On the other hand, in the example of Fig. 10, the independent nitrogen gas generating operation of the pressure vessel may be an optional operation. At this time, the inlet control valves VI-2 and VI-3 connected to the pressure vessels in the first nitrogen generating module 180 may be removed.

한편, 상기 제1 질소발생 모듈(180)의 평형, 감압, 배기 동작을 살펴본다. 평형, 감압, 배기 동작은 하위 압력 용기 중 하나 단위로 그에 대응되는 평형 밸브들, 미세 평형 경로 그룹, 배기 제어 밸브에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 제2 하위 압력용기(182)를 예로 들어 본다.Meanwhile, the equilibrium, decompression, and exhaust operations of the first nitrogen generating module 180 will be described. The equilibrium, decompression, and exhaust operations can be performed in units of one of the lower pressure vessels by corresponding equilibrium valves, fine balanced path groups, and exhaust control valves. More specifically, the second lower pressure vessel 182 is taken as an example.

산소 흡착을 통한 질소가스를 발생한 다음, 상기 컨트롤 모듈(140)은 다른 밸브들(VI-2, VM-1, VM-2, 및 VO-2)을 차단한 상태에서 상기 제2 하위 압력 용기(182)에 대응되는 평형 수단(EQ3 및 EQ4)을 제어하여 상기 제2 하위 압력 용기(182)와 그에 대응되는 제2 압력 용기 그룹의 하위 압력 용기(미도시) 사이의 평형 동작을 수행한다. 그럼 다음, 상기 컨트롤 모듈(140)은 평형 밸브를 차단하고 배기제어밸브(VEX-2)를 개방하여 상기 제2 하위 압력용기(182) 내부의 산소가스를 배출할 수 있다.The control module 140 generates the nitrogen gas through the oxygen adsorption and then the second lower pressure vessel (or the second lower pressure vessel) is shut off while the other valves VI-2, VM-1, VM- (EQ3 and EQ4) corresponding to the first and second pressure vessels 182 and 182 to perform an equilibrium operation between the second lower pressure vessel 182 and a lower pressure vessel (not shown) of the second pressure vessel group corresponding thereto. Then, the control module 140 may discharge the oxygen gas inside the second lower pressure vessel 182 by shutting off the balance valve and opening the exhaust control valve VEX-2.

한편, 경우에 따라서, 상기 제1 질소발생 모듈(180)에서 평형, 감압, 배기 동작은 2개 이상의 하위 압력용기 단위로 수행될 수도 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 하위 압력용기(181 및 182)에 대응되는 제2 압력 용기 그룹의 2개의 하위 용기들 사이의 평형 동작이 수행된다. 이때, 평형 동작은 제1 내지 제4 평형 수단(EQ1 내지EQ4)에 의하여 수행될 수도 있다. 그리고 평형동작은 상기 제1 및 제4 평형 수단(EQ1 및 EQ4)에 의해서만 수행될 수도 있다. 이때 제2 및 제3 평형 수단(VEQ-2 및 VEQ-3)은 선택적 구성일 수 있다.In some cases, the equilibrium, decompression, and exhaust operations in the first nitrogen generation module 180 may be performed in units of two or more lower pressure vessels. For example, an equilibrium operation between the two sub-containers of the second pressure vessel group corresponding to the first and second lower pressure vessels 181 and 182 is performed. At this time, the balancing operation may be performed by the first to fourth balancing means EQ1 to EQ4. And the balancing operation may be performed only by the first and fourth balancing means EQ1 and EQ4. At this time, the second and third balancing means VEQ-2 and VEQ-3 may be of an optional configuration.

그런 다음, 상기 제1 및 제2 하위 압력용기(181 및 182)에 대한 감압 및 배기 동작이 수행된다. 이때, 배기 동작은 제1 및 제2 배기제어 밸브(VEX-1 및 VEX-2)에 의하여 수행될 수도 있다. 그리고 배기 동작은 제1 배기제어밸브(VEX-1)에 의해서만 수행될 수도 있다. 이때, 상기 제2 배기제어밸브(VEX-2)는 선택적 구성일 수 있다.Then, the depressurization and evacuation operations for the first and second lower pressure vessels 181 and 182 are performed. At this time, the exhaust operation may be performed by the first and second exhaust control valves VEX-1 and VEX-2. And the exhaust operation may be performed only by the first exhaust control valve VEX-1. At this time, the second exhaust control valve VEX-2 may have an optional configuration.

상술한 바와 같이, 도 10의 예에서, 압력용기들에 대한 평형, 감압, 배기 동작은 상기 압력용기들을 이용한 질소가스 배출모드에 따라서 다양한 형태로 수행될 수 있다. 그에 따라 상술한 동작에 필수적으로 필요한 구성요소들이 변경될 수 있다.As described above, in the example of FIG. 10, the equilibrium, decompression, and exhaust operations for the pressure vessels can be performed in various forms according to the nitrogen gas exhaust mode using the pressure vessels. Accordingly, the components necessary for the above-described operation can be changed.

도 11은 본 발명에 따른 질소 발생기(100)에 포함되는 제2 질소발생 모듈(190)의 다른 예를 나타내는 구성도이다.11 is a configuration diagram showing another example of the second nitrogen generation module 190 included in the nitrogen generator 100 according to the present invention.

상기 제2 질소발생 모듈(190)은 서로 직렬로 연결된 복수의 멤브레인 모듈(191 내지 193), 멤브레인 모듈 사이에 연결된 모듈 연결제어 밸브(VM-1 및 VM-2), 및 배출제어 수단(S-C1 내지 S-C2), 발생된 질소가스의 배출모드를 제어하기 위한 복수의 모드제어밸브들(VM-1 내지 VM-4)을 포함한다.The second nitrogen generating module 190 includes a plurality of membrane modules 191 to 193 connected in series with each other, module connection control valves VM-1 and VM-2 connected between the membrane modules, and discharge control means S- C1 to S-C2), and a plurality of mode control valves VM-1 to VM-4 for controlling the exhaust mode of the generated nitrogen gas.

도 11의 제2 질소발생 모듈(190)의 구성은, 평형 수단(EQ1 내지 EQ6), 배기 밸브(VEX-1 내지 VEX-3) 등 PSA 방식 특유의 구성 그리고 멤브레인 방식 특유의 구성인 배출제어수단(S-C1 내지 S-C2)에서 도 10의 제1 질소발생 모듈(180)과 차이가 있다. 그러나 멤브레인 모듈(191 내지 193)을 독립적으로 이용하거나 직렬로 연결하여 질소가스를 발생하는 면에서 그 메커니즘은 유사하다.The configuration of the second nitrogen generating module 190 of FIG. 11 is the same as that of the second nitrogen generating module 190 shown in FIG. 11 except for the configuration specific to the PSA system such as the balancing means EQ1 to EQ6 and the exhaust valves VEX-1 to VEX- (S-C1 to S-C2) and the first nitrogen generating module 180 of FIG. However, the mechanisms are similar in terms of generating nitrogen gas by using membrane modules 191 to 193 independently or in series.

즉, 도 11에 도시된 제2 질소 발생 모듈(190)을 이용하는 본 발명에 따른 질소 발생기 역시, 직렬로 연결되는 멤브레인 모듈의 개수를 제어함으로써 서로 다른 순도의 질소가스를 배출할 수도 있고, 독립적으로 질소가스를 발생하는 멤브레인 모듈의 개수를 제어함으로써 최종적으로 배출되는 질소가스의 용량을 제어할 수도 있다. 그리고 도 11의 예에서도, 멤브레인 모듈을 이용한 독립적 질소가스 발생 동작은 선택적 동작일 수 있다. 이때, 상기 제2 질소발생 모듈(190)에서 인입제어밸브들(VI-2 및 VI-3)은 제거될 수 있다. 이러한 제2 질소 발생 모듈(190)의 동작 및 구성은 도 10에 도시된 제1 질소발생 모듈(190)의 동작 및 구성에 의하여 용이하게 도출될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.That is, the nitrogen generator according to the present invention using the second nitrogen generation module 190 shown in FIG. 11 may also discharge nitrogen gas of different purity by controlling the number of membrane modules connected in series, The capacity of the finally discharged nitrogen gas can be controlled by controlling the number of membrane modules that generate nitrogen gas. Also in the example of FIG. 11, the independent nitrogen gas generating operation using the membrane module may be an optional operation. At this time, the inlet control valves VI-2 and VI-3 in the second nitrogen generating module 190 may be removed. The operation and configuration of the second nitrogen generating module 190 can be easily derived from the operation and configuration of the first nitrogen generating module 190 shown in FIG. 10, so that a detailed description thereof will be omitted.

도 12는 본 발명에 따른 질소 발생기에서 질소발생 효율을 증가시키기 위한,인입되는 압축공기에 대한 분산/균압 개념을 설명하기 위한 도면이다. 보다 상세하게는, 도 12는 이러한 분산/균압 동작을 수행하기 위한 균압 모듈(200)의 분해사시도, 상기 균압 모듈(200)의 결합도, 및 상기 균압 모듈(200)이 CMS가 충진된 압력 용기에 장착된 것을 나타낸다.12 is a view for explaining the dispersion / pressure equalization concept for the introduced compressed air for increasing the nitrogen generation efficiency in the nitrogen generator according to the present invention. 12 is an exploded perspective view of a pressure equalization module 200 for performing such dispersion / pressure equalization operation, a coupling diagram of the pressure equalization module 200, and a pressure diagram of the pressure equalization module 200, Respectively.

PSA 방식에 있어서 압력용기로 인입되는 압축공기에 대한 분산/균압은 인입 경로를 통하여 유입되는 압축공기를 용기단면 전체로 확산 상승시킴으로써, 압축공기에 의한 용기단면의 중앙부와 가장자리부의 압력 차이를 감소시키는 메커니즘에 따라 수행될 수 있다. In the PSA system, the dispersion / pressure equalization for the compressed air introduced into the pressure vessel reduces the pressure difference between the center portion and the edge portion of the cross section of the container by compressed air by spreading the compressed air flowing through the intake path to the entire cross- Mechanism. ≪ / RTI >

도 12를 참조하면 상기 균압 모듈(200)은 상하부 고정 수단(210 및 230) 및 중간 조직(220)을 포함한다. 상기 상하부 고정 수단(210 및 230) 각각은 균일할 밀도로 마련된 복수의 홀을 포함하는 원판형의 금속재(예컨대, 스테인레스)로 구현될 수 있다. 상기 복수의 홀을 통과하면서 압축공기의 분산/균압이 수행될 수 있다. 그리고 상기 중간 조직(220)에 의해서 압축공기의 분산/균압이 주도적으로 수행될 수 있다. 한편, 상기 중간 조직(220)은 솜이나 부직포와 같은 제직되지 않은 섬유 조직일 수도 있고, 직물일 수도 있으며, 그 조합일 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 균압 모듈의 구조 역시 도 12의 예로 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 12, the pressure equalization module 200 includes upper and lower fixing means 210 and 230 and an intermediate structure 220. Each of the upper and lower fixing means 210 and 230 may be formed of a disc-shaped metal material (for example, stainless steel) including a plurality of holes provided at a uniform density. The dispersion / equalization of the compressed air can be performed while passing through the plurality of holes. And the dispersion / pressure equalization of the compressed air can be predominantly performed by the intermediate structure 220. Meanwhile, the intermediate structure 220 may be a non-woven fabric such as a cotton or nonwoven fabric, a fabric, or a combination thereof. However, the scope of the present invention is not limited thereto. The structure of the pressure equalization module is not limited to the example of FIG.

이러한 균압 모듈(200)에 의하여 인입단 측에서의 용기단면의 중앙부와 가장자리의 압력이 균일화되므로 CMS에 의한 산소흡착률이 증가하게 되어 결과적으로는 질소발생 효율이 높아지게 된다. 한편, 상기 균압 모듈(200)은 압축공기 주입구에서 일정거리만큼 이격된 압력용기 몸체 내부에 장착될 수 있다. 도면을 참조하면 상기 균압 모듈(200)은 압력용기 하부의 경사면을 지나 실질적으로 압력용기의 몸체 부분이 시작되는 부분에서 소정의 거리(D)만큼 이격된 위치에 장착된다.By this pressure equalization module 200, the pressure at the center and the edge of the end face of the container at the inlet side is made uniform, so that the oxygen adsorption rate by the CMS is increased, and as a result, the nitrogen generation efficiency is increased. Meanwhile, the pressure equalization module 200 may be mounted inside the pressure vessel body spaced apart from the compressed air inlet by a predetermined distance. Referring to the drawing, the pressure equalization module 200 is installed at a position separated by a predetermined distance D from the portion where the body portion of the pressure vessel starts substantially through the inclined surface under the pressure vessel.

이러한 구조에 의하여 질소발생 효율이 더 높아질 수 있는데, 그 메커니즘을 보다 상세히 살펴본다. 압축공기는 압축공기 주입구를 통하여 유입되어 압력용기 하부의 경사진 부분을 통과하게 되는데, 이 경우 용기단면의 중앙부와 가장자리 사이의 압력 차이는 어느 정도 감소한다. 그런 다음 압축공기는 압력용기 하부의 경사면을 지나 실질적인 압축용기의 몸체의 시작부분과 상기 균압 모듈(200) 사이의 공간에 도달하게 되는데, 이 공간에서 압축공기의 용기단면의 중앙부와 가장자리 사이의 압력 차이는 다시 한번 감소한다. 그런 다음 압축공기가 상기 균압 모듈(200)을 통과하면서 용기단면의 중앙부와 가장자리 사이의 압력차이가 더욱 감소된 다음 압축공기가 압력용기에 충진된 CMS로 제공된다. 그러므로 상기 균압 모듈(200)이 압축공기 주입구에서 일정거리만큼 이격된 압력용기 몸체 내부에 장착되는 구조에 의하여 압력용기 내부에서의 질소발생 효율이 더욱 높아질 수 있다.This structure allows the nitrogen generation efficiency to be higher, and the mechanism will be described in detail. The compressed air flows through the compressed air inlet and passes through the inclined portion of the lower portion of the pressure vessel. In this case, the pressure difference between the central portion and the edge of the container section is reduced to some extent. The compressed air then reaches the space between the beginning of the substantial compression vessel body and the pressure equalization module 200 through the slope of the lower portion of the pressure vessel where the pressure between the center and the edge of the container cross- The difference decreases again. The pressure difference between the center and the edge of the container cross-section is then further reduced as compressed air passes through the pressure equalization module 200, and then compressed air is provided to the CMS filled in the pressure vessel. Therefore, the structure in which the pressure equalization module 200 is installed inside the pressure vessel body spaced apart from the compressed air inlet by a certain distance can increase the nitrogen generation efficiency inside the pressure vessel.

이러한 균압 모듈은 압축용기의 인출단에도 장착될 수 있다. 그러면 인출단 측에서의 균압을 통한 질소발생 효율을 높이고 균일한 압력으로 질소가스를 배출하는 효과가 있을 수 있다. 그리고 인입/인출단 측 중 적어도 하나의 측에 균압 모듈이 장착되어 질소 발생 효율을 높이거나 질소가스의 배출압력을 균일하게 하는 구성은, 압력 용기에서뿐만 아니라 멤브레인 모듈에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.This pressure equalization module may also be mounted on the draw-out end of the compression vessel. Then, it is possible to increase the nitrogen generation efficiency through the pressure equalization at the drawing end side and to discharge the nitrogen gas at a uniform pressure. The configuration in which the pressure equalization module is mounted on at least one side of the inlet / outlet side to increase the nitrogen generation efficiency or to equalize the discharge pressure of the nitrogen gas can be applied to not only the pressure vessel but also the membrane module.

한편, 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments and drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And variations are possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: 질소 발생기 110, 160, 180: 제1 질소발생 모듈
120, 170, 190: 제2 질소발생 모듈 130: 모드제어밸브 그룹
140: 컨트롤 모듈 200: 균압 모듈
100: nitrogen generator 110, 160, 180: first nitrogen generator
120, 170, 190: a second nitrogen generating module 130: a mode control valve group
140: Control module 200: Pressure equalization module

Claims (7)

인입(inlet) 경로를 통하여 유입되는 압축공기로부터 서로 다른 범위의 순도 및 유량의 질소가스를 발생하되, 산소 흡착제가 충진된 복수의 압력용기를 이용하여 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 적어도 하나의 제1 질소발생 모듈 시스템을 포함하는 복수의 질소발생 모듈 시스템;
상기 복수의 질소발생 모듈 시스템의 배출(outlet) 경로에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어하기 위한 모드제어밸브 그룹; 및
제1 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 중 적어도 하나에서 발생한 질소가스를 독립적으로 배출하고, 제2 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 중 적어도 2개에서 발생한 질소가스를 혼합하여 배출하도록, 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 및 상기 모드제어밸브 모듈을 제어함으로써, 배출되는 질소가스의 최종순도 및 최종유량을 제어하는, 컨트롤 모듈을 포함하며,
상기 제1 질소발생 모듈 시스템은,
서로 병렬로 연결되며, 각각이 서로 병렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하며, 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행하는 제1 및 제2 압력용기 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹에 대한 인입 기능, 배기 기능, 및 평형 기능을 수행하는 인입단 밸브 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹에 대한 질소 배출 기능 및 평형 기능을 수행하는 인출단 밸브 그룹; 및 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 매칭되는 하위 압력용기 사이를 연결하는 미세 평형 경로 그룹을 포함하며,
상기 컨트롤 모듈은,
상기 인입단 밸브 그룹 및 상기 인출된 밸브 그룹의 개폐를 제어하여, 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
A plurality of pressure vessels filled with an oxygen adsorbent are used to generate nitrogen gas of different purity and flow rate from the compressed air flowing through the inlet path, and a pressure swing adsorption (PSA) A plurality of nitrogen generating module systems including at least one first nitrogen generating module system for generating nitrogen gas;
A mode control valve group coupled to an outlet path of the plurality of nitrogen generating module systems for controlling an exhaust mode of nitrogen gas; And
Wherein nitrogen gas generated in at least one of the plurality of nitrogen generating module systems is independently discharged in a first discharge mode and nitrogen gas generated in at least two of the plurality of nitrogen generating module systems is discharged in a second discharge mode And a control module for controlling the final order and the final flow rate of the discharged nitrogen gas by controlling the plurality of nitrogen generating module systems and the mode control valve module,
The first nitrogen generating module system comprises:
A plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other and connected in parallel to each other, the first and second pressure vessels being complementarily performing oxygen adsorption using a filled oxygen adsorbent and regeneration operations of the filled oxygen adsorbent, group; An inlet valve group performing an inlet function, an exhaust function, and an equilibration function for the first and second pressure vessel groups according to the operating state of the first and second pressure vessel groups; An outlet valve group that performs a nitrogen discharge function and an equilibrium function for the first and second pressure vessel groups according to the operating state of the first and second pressure vessel groups; And a microbalanced path group connecting between the matched lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups independently of the operating states of the first and second pressure vessel groups,
The control module includes:
Channel high purity hybrid nitrogen generator capable of controlling opening and closing of the inlet valve group and the drawn valve group to change the number of the lower pressure vessels to perform complementary oxygen adsorption and regeneration operations.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템은,
멤브레인(membrane) 모듈을 이용하여 지체 투과 원리에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 제2 질소발생 모듈 시스템을 포함하는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
The system of claim 1, wherein the plurality of nitrogen generating module systems comprises:
And a second nitrogen generating module system for generating nitrogen gas from the compressed air in accordance with the retarding principle using a membrane module.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹 각각에 포함된 복수의 하위 압력용기 각각에는,
인입 경로를 통하여 유입되는 압축공기를 용기단면 전체로 확산 상승시킴으로써, 압축공기에 의한 용기단면의 중앙부와 가장자리부의 압력 차이를 감소시키는 균압 모듈이 압축공기 주입구에서 일정거리 이격되어 몸체 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
3. The method according to claim 1 or 2, wherein in each of the plurality of lower pressure vessels included in each of the first and second pressure vessel groups,
The pressure equalization module for reducing the pressure difference between the center portion and the edge portion of the cross section of the container by the compressed air is diffused up to the entire cross-section of the container to be installed in the body at a distance from the compressed air inlet High-purity, multi-channel hybrid nitrogen generator.
인입(inlet) 경로를 통하여 유입되는 압축공기로부터 서로 다른 범위의 순도 및 유량의 질소가스를 발생하되, 산소 흡착제가 충진된 복수의 압력용기를 이용하여 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 적어도 하나의 제1 질소발생 모듈 시스템을 포함하는 복수의 질소발생 모듈 시스템;
상기 복수의 질소발생 모듈 시스템의 배출(outlet) 경로에 결합되어 질소가스의 배출모드를 제어하기 위한 모드제어밸브 그룹; 및
제1 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 중 적어도 하나에서 발생한 질소가스를 독립적으로 배출하고, 제2 배출모드에서는 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 중 적어도 2개에서 발생한 질소가스를 혼합하여 배출하도록, 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템 및 상기 모드제어밸브 모듈을 제어함으로써, 배출되는 질소가스의 최종순도 및 최종유량을 제어하는, 컨트롤 모듈을 포함하며,
상기 제1 질소발생 모듈 시스템은,
서로 병렬로 연결되며, 각각이 서로 직렬로 연결된 복수의 하위 압력용기를 포함하며, 충진된 산소 흡착제를 이용한 산소흡착 및 충진된 산소 흡착제의 재생 동작을 상보적으로 수행하는 제1 및 제2 압력용기 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태에 따라서, 상기 제1 및 제2 압력용기에 대한 인입 기능, 질소배출기능, 배기 기능, 및 평형 기능을 수행하는 복수의 밸브 그룹; 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 하위 압력용기들 사이의 연결 여부를 결정하는 용기 연결 밸브 그룹; 및 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 동작 상태와 무관하게, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹의 매칭되는 하위 압력용기 사이를 연결하는 미세 평형 경로 그룹을 포함하며,
상기 컨트롤 모듈은,
상기 용기 연결 밸브 그룹의 개폐를 제어하여, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹 각각에서 상기 서로 직렬로 연결되어 상보적으로 산소 흡착 및 재생 동작을 수행할 하위 압력용기의 개수를 변경할 수 있는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
A plurality of pressure vessels filled with an oxygen adsorbent are used to generate nitrogen gas of different purity and flow rate from the compressed air flowing through the inlet path, and a pressure swing adsorption (PSA) A plurality of nitrogen generating module systems including at least one first nitrogen generating module system for generating nitrogen gas;
A mode control valve group coupled to an outlet path of the plurality of nitrogen generating module systems for controlling an exhaust mode of nitrogen gas; And
Wherein nitrogen gas generated in at least one of the plurality of nitrogen generating module systems is independently discharged in a first discharge mode and nitrogen gas generated in at least two of the plurality of nitrogen generating module systems is discharged in a second discharge mode And a control module for controlling the final order and the final flow rate of the discharged nitrogen gas by controlling the plurality of nitrogen generating module systems and the mode control valve module,
The first nitrogen generating module system comprises:
A plurality of lower pressure vessels connected in parallel to each other and each of which is connected in series to each other, the first and second pressure vessels, which complementarily perform oxygen adsorption using a filled oxygen adsorbent and regeneration operations of a filled oxygen adsorbent, group; A plurality of valve groups performing an inlet function, a nitrogen discharge function, an exhaust function, and an equilibrium function for the first and second pressure vessels in accordance with the operation states of the first and second pressure vessel groups; A container connecting valve group for determining whether or not to connect the lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups; And a fine balanced path group connecting between the matched lower pressure vessels of the first and second pressure vessel groups independently of the operating states of the first and second pressure vessel groups,
The control module includes:
And control the opening and closing of the container connecting valve group to change the number of the lower pressure vessels to be connected in series with each other in each of the first and second pressure vessel groups to perform complementary oxygen adsorption and regeneration operations Channel high purity hybrid nitrogen generator.
제4 항에 있어서, 상기 복수의 질소발생 모듈 시스템은,
멤브레인(membrane) 모듈을 이용하여 지체 투과 원리에 따라 압축공기로부터 질소가스를 발생하는 제2 질소발생 모듈 시스템을 포함하는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
5. The system of claim 4, wherein the plurality of nitrogen generating module systems comprises:
And a second nitrogen generating module system for generating nitrogen gas from the compressed air in accordance with the retarding principle using a membrane module.
제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 압력용기 그룹 각각에 포함된 복수의 하위 압력용기 각각에는,
인입 경로를 통하여 유입되는 압축공기를 용기단면 전체로 확산 상승시킴으로써, 압축공기에 의한 용기단면의 중앙부와 가장자리부의 압력 차이를 감소시키는 균압 모듈이 압축공기 주입구에서 일정거리 이격되어 몸체 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는, 다채널 고순도 하이브리드 질소 발생기.
The method according to claim 4 or 5, wherein in each of the plurality of lower pressure vessels included in each of the first and second pressure vessel groups,
The pressure equalization module for reducing the pressure difference between the center portion and the edge portion of the cross section of the container by the compressed air is diffused up to the entire cross-section of the container to be installed in the body at a distance from the compressed air inlet High-purity, multi-channel hybrid nitrogen generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110606473A (en) * 2019-09-24 2019-12-24 苏州宏博净化设备有限公司 Series connection type energy-saving carbon deoxidation device
CN116550108A (en) * 2023-05-12 2023-08-08 上海科益生物科技有限公司 Nitrogen generating device

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