KR102294123B1 - High purity oxygen generating system capable of operating multi mode - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an oxygen generating system comprising an oxygen generating device capable of multi-mode selective operation. The oxygen generating system according to the present invention is composed of an oxygen generating device capable of multi-mode selective operation and a remote controller for controlling the same, which enables selective operation of a manual mode in which an oxygen discharge flow rate and purity can be adjusted under the control of a user, an automatic mode in which the oxygen discharge flow rate and the purity are adjusted by sensing an external environment, or a power saving mode which is operated at a preset oxygen discharge flow rate and purity. According to the present invention, the system can conduct customized operation by situations.

Description

다중 모드의 선택적 운전이 가능한 산소 발생 장치를 포함하는 산소 발생 시스템 {High purity oxygen generating system capable of operating multi mode}High purity oxygen generating system capable of operating multi mode

본 발명은 다중 모드의 선택적 운전이 가능한 산소 발생 장치를 포함하는 산소 발생 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to an oxygen generating system including an oxygen generating device capable of selectively operating in multiple modes.

구체적으로, 본 발명은 다중 모드의 선택적 운전이 가능한 산소 발생 장치 및 이를 제어하는 리모트 컨트롤러로 구성되는 시스템으로서, 사용자의 제어 하에 산소 토출 유량 및 순도 조절이 가능한 수동 모드, 외부 환경을 감지하여 자동으로 산소 토출 유량 및 순도를 조절하는 자동 모드 또는 기 설정된 산소 토출 유량 및 순도로 운전되는 절전 모드의 선택적 운전이 가능한 산소 발생 시스템에 대한 것이다.Specifically, the present invention is a system consisting of an oxygen generator capable of selective operation in multiple modes and a remote controller for controlling the same. It relates to an oxygen generation system capable of selectively operating in an automatic mode for controlling the oxygen discharge flow rate and purity or in a power saving mode operated at a preset oxygen discharge flow rate and purity.

현재 기체의 분리 및 정제 공정으로서 사용되는 RVSA(Rapid Vacuum Swing Adsorption) 공정으로는 공기의 건조공정, 수소의 정제 및 회수 공정, CH4의 회수공정, 가스로부터 CO2의 회수공정, 혼합가스로부터 미량 성분의 제거공정, 그리고 공기로부터 산소와 질소의 분리 및 농축공정 등이 있으며, 현재에도 RVSA 공정의 적용성 확대와 공정 개선을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.The RVSA (Rapid Vacuum Swing Adsorption) process currently used as a gas separation and purification process includes air drying process, hydrogen purification and recovery process, CH 4 recovery process, CO 2 recovery process from gas, and trace amount from mixed gas. There are a process for removing components and a process for separating and enriching oxygen and nitrogen from air, and even now, research for expanding the applicability of the RVSA process and improving the process is being actively conducted.

RVSA 방식의 기체 분리 및 정제 공정은 제올라이트 자체(Zeolite Molecular Sieve)의 가스에 대한 흡착력 차이를 이용하여 혼합가스부터 특정가스를 추출해 내는 기술로서, 다양한 가스의 혼합체인 공기로부터 질소, 이산화탄소, 산소 등을 분리할 수 있다.The RVSA method of gas separation and purification process is a technology that extracts a specific gas from a mixed gas by using the difference in the adsorption power of the zeolite itself (Zeolite Molecular Sieve). can be separated.

위와 같은 RVSA 방식의 기체 분리 및 정제 공정은 산소 발생 장치에도 적용되는데, RVSA 방식을 적용한 산소 발생 장치는 제품의 크기가 콤팩트하고 유량이 많으며 저소음이고 저전력이 소요된다는 장점이 있어 가정용 혹은 차량용으로 많이 이용된다. The above RVSA method of gas separation and purification process is also applied to oxygen generator. The oxygen generator using RVSA method has the advantages of compact size, large flow rate, low noise and low power consumption, so it is widely used for home or vehicle use. do.

한편, 일반 소비자의 관점에서, 산소 발생 장치가 설치된 환경을 자동으로 감지하여 적정 산소 농도를 유지하게 하거나 또는 설치 환경에 부재중일 때 최소한의 산소 농도를 유지하게 하는 모드를 구현할 수 있는 산소 발생 장치에 대한 니즈가 있으나, 이를 충족시키는 제품은 전무한 실정이고, 가정용 혹은 차량용 산소 발생 장치는 사용자가 직접 운전 조건을 설정하여 운전되는 것이 일반적이다. 따라서 사용자의 제어 하에 산소 순도 및 유량을 설정하는 방식 이외에 적정 산소 순도를 자동으로 유지하는 모드나 최소한의 산소 순도 및 유량으로 밀폐된 공간의 산소 농도를 유지하는 모드에 대한 설정이 가능한 산소 발생 장치에 대한 개발이 필요하다.On the other hand, from the point of view of the general consumer, the oxygen generating device that can implement a mode that automatically detects the environment in which the oxygen generating device is installed and maintains an appropriate oxygen concentration or maintains the minimum oxygen concentration when the user is absent from the installation environment There is a need for this, but there is no product that satisfies it, and it is common for a home or vehicle oxygen generator to be operated by a user setting driving conditions directly. Therefore, in addition to the method of setting the oxygen purity and flow rate under the user's control, it is possible to set the mode for automatically maintaining the proper oxygen purity or the mode for maintaining the oxygen concentration in the enclosed space with the minimum oxygen purity and flow rate. development is needed for

KR 등록특허공보 제10-1355161호KR Registered Patent Publication No. 10-1355161

본 발명은 리모트 컨트롤러를 통해 제공되는 신호에 의해 산소 토출 유량 및 순도 조절이 가능한 수동 모드, 외부 환경을 감지하여 자동으로 산소 토출 유량 및 순도를 조절하는 자동 모드 또는 기 설정된 산소 토출 유량 및 순도로 운전되는 절전 모드의 선택적 운전이 가능한 실내용 산소 발생 장치를 포함하는 산소 발생 시스템을 제공한다.The present invention operates in a manual mode in which the oxygen discharge flow rate and purity can be adjusted by a signal provided through a remote controller, an automatic mode in which the oxygen discharge flow rate and purity are automatically adjusted by sensing the external environment, or a preset oxygen discharge flow rate and purity To provide an oxygen generating system including an indoor oxygen generating device capable of selectively operating in a power saving mode.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 통신부를 매개로 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 신호를 수신 받는 산소 발생 장치 및 상기 산소 발생 장치에 신호를 제공하는 리모트 컨트롤러를 포함하는 산소 발생 시스템에 대한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and for an oxygen generating system including an oxygen generating device receiving a signal provided from a remote controller through a communication unit and a remote controller providing a signal to the oxygen generating device will be.

상기 산소 발생 시스템의 산소 발생 장치는 외부유입 공기로부터 질소를 선택적으로 필터링하여 산소를 토출하도록 설계되고, 상기 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 신호에 따라 산소 토출 유량 및 순도 조절이 가능한 수동 모드, 외부 환경을 감지하여 자동으로 산소 토출 유량 및 순도를 조절하는 자동 모드 또는 기 설정된 산소 토출 유량 및 순도로 운전되는 절전 모드의 선택적 운전이 가능하고, 외부유입 공기로부터 수분을 필터링하는 공기필터를 통과한 외부유입 공기를 작동 모드에 따라 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브 중 어느 하나로 분기시키는 구동모드 전환용 분기 밸브; 제 1 내지 제 3 흡착 베드에 유입되는 외부유입 공기의 유량을 각각 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브; 제 1 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 1 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 0.90 내지 1.10의 범위 내에 있는 LSX(low silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하여 형성되고 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95의 범위 내에 있는 제 1 제올라이트가 충전된 제 1 영역; 상기 제 1 영역의 후단에 위치하고 상기 제 1 제올라이트에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 제 2 제올라이트가 충전된 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 물리적으로 구획하되 상기 제 1 영역에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 상기 제 2 영역으로 이동하거나 상기 제 2 영역에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 상기 제 1 영역으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인을 포함하는 제 1 흡착베드; 제 2 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 2 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.60 내지 0.90의 범위 내에 있는 제 3 제올라이트가 충전된 제 2 흡착베드; 제 3 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 3 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.30 내지 0.60의 범위 내에 있는 제 4 제올라이트가 충전된 제 3 흡착베드; 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 산소를 공급받아 외부로 토출하는 산소 토출부 및 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부를 포함하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서의 산소 토출부로부터 토출되는 산소를 질소탈착용 산소와 외부토출용 산소로 분기하도록 설계된 산소유량 분기밸브; 상기 산소유량 분기밸브에 의해 분기된 질소탈착용 산소를 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 가압 제공하는 진공펌프; 상기 진공 펌프에서 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되는 질소탈착용 산소가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 두 베드에만 제공되도록 상기 질소탈착용 산소의 흐름을 제어하는 산소흐름 제어밸브; 자동 모드 구현을 위해 외부 환경 조건을 감지하는 복수의 센서를 포함하는 센서부; 상기 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 구동 모드, 토출 산소 순도 및 유량 설정 신호를 수신받는 통신부; 및 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드에 따라 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어하도록 설계된 프로세서;를 포함한다. 또한, 상기 리모트 컨트롤러는 사용자의 제어 하에 상기 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드 전환 신호를 상기 산소 발생 장치로 제공한다.The oxygen generator of the oxygen generation system is designed to discharge oxygen by selectively filtering nitrogen from outside air, and a manual mode in which the oxygen discharge flow rate and purity can be adjusted according to a signal provided from the remote controller, sensing the external environment Selective operation of automatic mode that automatically adjusts oxygen discharge flow rate and purity or power saving mode operated at preset oxygen discharge flow rate and purity is possible, a branch valve for switching the driving mode that branches to any one of the first to third solenoid valves according to the operation mode; first to third solenoid valves respectively controlling the flow rate of external air introduced into the first to third adsorption beds; As a first adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the first solenoid valve, lithium in low silica X (LSX) having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 0.90 to 1.10 a first region filled with a first zeolite formed by ion exchange of ions and having a molar ratio of Li and Al (Li/Al) in the range of 0.65 to 0.95; a second region located at the rear end of the first region and filled with a second zeolite formed by ion-exchanging calcium ions with the first zeolite and having a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) in the range of 0.25 to 0.45; and physically partitioning the first region and the second region, wherein the first zeolite positioned in the first region moves to the second region or the second zeolite positioned in the second region moves to the first region a first adsorption bed comprising a zeolite-based membrane for controlling movement to; As a second adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the second solenoid valve, potassium ions are ion-exchanged into NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50 a second adsorbent bed formed by the above and filled with a third zeolite having a K to Al molar ratio (K/Al) in the range of 0.60 to 0.90; As a third adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the third solenoid valve, potassium ions are ion-exchanged into NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50 a third adsorption bed formed by the above and filled with a fourth zeolite having a K to Al molar ratio (K/Al) in the range of 0.30 to 0.60; an air compressor including an oxygen discharging unit receiving oxygen from the first to third adsorption beds and discharging to the outside, and a nitrogen discharging unit receiving nitrogen desorbed from the first to third adsorption beds and discharging to the outside; an oxygen flow branch valve designed to branch oxygen discharged from the oxygen discharge unit of the air compressor into oxygen for nitrogen desorption and oxygen for external discharge; a vacuum pump that pressurizes oxygen for nitrogen desorption branched by the oxygen flow branch valve in the direction of the first to third adsorption beds; An oxygen flow control valve for controlling the flow of oxygen for nitrogen desorption so that oxygen for nitrogen desorption provided in the direction of the first to third adsorption beds from the vacuum pump is provided only to any two beds of the first to third adsorption beds ; a sensor unit including a plurality of sensors for detecting external environmental conditions to implement an automatic mode; a communication unit receiving the driving mode, the discharge oxygen purity, and the flow rate setting signals provided from the remote controller; and the operation of the branch valve for switching the driving mode, the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve according to manual mode, automatic mode, or power saving mode. a processor designed to control; In addition, the remote controller provides the manual mode, automatic mode, or power saving mode switching signal to the oxygen generator under the control of the user.

하나의 예시에서, 상기 프로세서는 리모트 컨트롤러부터 수동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 1 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어하고, 리모트 컨트롤러부터 자동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 2 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어하며, 리모트 컨트롤러부터 절전 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 3 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어할 수 있다.In one example, when the processor receives a manual mode operation signal from the remote controller, the processor controls the branch valve for switching the drive mode so that external air flows into the first solenoid valve, and receives the automatic mode operation signal from the remote controller. In this case, the branch valve for switching the driving mode is controlled so that external air flows into the second solenoid valve. can control

하나의 예시에서, 상기 제 1 내지 제 4 제올라이트는 각각 직경이 1.5 mm 내지 5.0 mm의 범위 내에 있고, 미세 기공이 3Å 내지 10 Å의 범위 내에 있을 수 있다.In one example, the first to fourth zeolites may each have a diameter in a range of 1.5 mm to 5.0 mm, and micropores in a range of 3 Å to 10 Å.

하나의 예시에서, 상기 제 1 제올라이트는 상기 제 2 제올라이트보다 상대적으로 큰 직경과 작은 미세 기공을 가질 수 있다.In one example, the first zeolite may have a relatively larger diameter and smaller micropores than the second zeolite.

하나의 예시에서, 상기 제올라이트계 멤브레인은 FAU 제올라이트, MFI 제올라이트, CHA 제올라이트, DDR 제올라이트 및 MWW 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 성분을 포함할 수 있다.In one example, the zeolite-based membrane may include any one component selected from the group consisting of FAU zeolite, MFI zeolite, CHA zeolite, DDR zeolite, and MWW zeolite.

하나의 예시에서, 상기 산소흐름 제어밸브는 구동 모드에 따라 상기 제 1 내지 제 3 흡착 베드 중 어느 두 베드에만 질소탈착용 산소를 제공하도록 하는 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브로 이루어지고, 상기 프로세서는 구동 모드에 따라 상기 제 1 내지 제 3 흡착 베드 중 어느 두베드에만 질소 탈착용 산소를 제공하도록 상기 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브를 제어할 수 있다.In one example, the oxygen flow control valve consists of first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption only to any two of the first to third adsorption beds according to a driving mode, The processor may control the first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption only to any two of the first to third adsorption beds according to the driving mode.

하나의 예시에서, 상기 센서부는 온도 센서, 습도 센서 및 산소 농도 감지 센서를 포함할 수 있다.In one example, the sensor unit may include a temperature sensor, a humidity sensor, and an oxygen concentration sensor.

본 발명에 따른 시스템에 포함되는 산소 발생 장치는, 예를 들면 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신받는 경우, 상기 센서부에 의해 획득된 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터로 산소가 토출될 수 있도록 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어할 수 있다.The oxygen generator included in the system according to the present invention may further include a memory unit for storing, for example, discharge oxygen purity and flow rate data corresponding to external environmental conditions. In addition, when the communication unit receives an automatic mode driving signal from the remote controller, the processor is configured to discharge oxygen to the oxygen purity and flow rate data corresponding to the external environmental conditions obtained by the sensor unit. It is possible to control the operation of the switching branch valve, the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve.

본 발명에 따른 시스템에 포함되는 산소 발생 장치는, 예를 들면 상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신 받은 후 기 설정된 시간이 지난 경우 절전 모드로 자동 전환되도록 설계될 수 있다.The oxygen generator included in the system according to the present invention, for example, may be designed to automatically switch to the power saving mode when a preset time elapses after the communication unit receives the automatic mode driving signal from the remote controller.

하나의 예시에서, 상기 메모리부는 절전 모드 시 토출되는 산소 순도 및 유량 데이터를 추가로 저장할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 절전 모드 구동 신호를 수신받거나 또는 자동 모드 구동 후 기 설정된 시간이 지나 절전 모드로 전환된 경우, 상기 메모리부에 저장되어 있는 기 설정된 산소 순도 및 유량으로 산소가 토출될 수 있도록 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어할 수 있다.In one example, the memory unit may additionally store oxygen purity and flow rate data discharged in the power saving mode. In addition, when the communication unit receives a power saving mode driving signal from the remote controller or is switched to a power saving mode after a preset time has elapsed after driving in an automatic mode, the processor uses the preset oxygen purity and flow rate stored in the memory unit. The operation of the branch valve for switching the driving mode, the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve may be controlled so that oxygen may be discharged.

본 발명에 따른 산소 발생 시스템은 리모트 컨트롤러를 매개로 사용자가 직접 토출 산소의 순도 및 유량을 조절할 수 있는 수동 모드뿐만 아니라, 외부 환경 조건을 감지하여 토출 산소의 순도 및 유량을 제어하는 자동 모드 및 기 설정된 값으로 산소를 토출하는 절전 모드의 구현이 가능하여 상황별 맞춤 구동이 가능하다.The oxygen generation system according to the present invention includes not only a manual mode in which a user can directly control the purity and flow rate of oxygen through a remote controller, but also an automatic mode and an automatic mode in which the purity and flow rate of oxygen are controlled by sensing external environmental conditions. It is possible to implement a power-saving mode that discharges oxygen at a set value, enabling customized operation for each situation.

본 발명에 따른 산소 발생 시스템은 산소 발생 장치의 개별 모드별 산소 토출 순도 및 유량 특성에 부합하는 흡착베드 설계를 통해 장기 운전 특성 및 유지 보수 측면에서 안정적이다.The oxygen generating system according to the present invention is stable in terms of long-term operation characteristics and maintenance through an adsorption bed design that matches the oxygen discharge purity and flow rate characteristics for each mode of the oxygen generating device.

물론, 본 발명의 효과가 상기 언급한 범위 내로 제한되는 것은 아니다. Of course, the effect of the present invention is not limited within the above-mentioned range.

도 1은 본 발명에 따른 산소 발생 시스템에 대한 일 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산소 발생 장치의 일 구조 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 1 흡착베드의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 일 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 산소 발생 장치 내 구조 및 공기 흐름을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 블록도이다.
1 is a block diagram of an oxygen generating system according to the present invention.
2 is a structural block diagram of an oxygen generating device according to the present invention.
3 is a view for explaining in detail the structure of the first adsorption bed according to the present invention.
4 and 5 are one block diagram for explaining in more detail the structure and air flow in the oxygen generating device according to the present invention.

이하, 본 발명에 대하여, 도면 및 예시를 들어 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to drawings and examples.

본 명세서에서, 단수의 표현은 달리 명시하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.In this specification, the singular expression includes the plural expression unless otherwise specified.

본 명세서에서 사용되는 용어는, 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in this specification are selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

본 발명의 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Embodiments of the present invention may be subjected to various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the scope of the specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the invention. In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter, the detailed description thereof will be omitted.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소는 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In this specification, terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, terms such as "comprises" or "consisting of" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에서, "이루어지다" 또는 "이루어지는" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합 이외의 다른 구성이 포함되어 있지 아니함을 강조하기 위한 것으로써, 상기 구성 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제한 것으로 이해되어야 한다. In this specification, terms such as "consisting of" or "consisting , it should be understood that the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof other than the above configuration is excluded.

본 명세서에서 제시하는‘밸브’ 혹은 ‘부’는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작이 제어될 수 있다.The 'valve' or 'unit' presented herein performs at least one function or operation, and the operation may be controlled by at least one processor.

본 발명에서 용어 ‘수동 모드’는 사용자가 리모트 컨트롤러를 통해 설정한 토출 산소 순도 및 유량으로 산소 발생 장치에서 산소가 토출되는 모드를 의미하고, 용어 ‘자동 모드’는 산소 발생 장치가 외부 환경 조건을 감지하여 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량으로 산소가 토출되는 모드를 의미하며, 용어 ‘절전 모드’는 기 설정된 산소 순도 및 유량으로 산소 발생 장치에서 산소가 토출되는 모드를 의미한다.In the present invention, the term 'manual mode' refers to a mode in which oxygen is discharged from the oxygen generating device at the purity and flow rate of the discharged oxygen set by the user through the remote controller, and the term 'automatic mode' refers to a mode in which the oxygen generating device controls external environmental conditions. It means a mode in which oxygen is sensed and discharged at a discharge oxygen purity and flow rate corresponding to external environmental conditions, and the term 'power saving mode' refers to a mode in which oxygen is discharged from the oxygen generator at a preset oxygen purity and flow rate.

본 발명은 다중 모드의 선택적 운전이 가능한 산소 발생 장치를 포함하는 산소 발생 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to an oxygen generating system including an oxygen generating device capable of selectively operating in multiple modes.

본 발명에 따른 산소 발생 시스템은 가정 또는 차량 내부 등과 같은 밀폐된 공간에 설치되어 구동되는 실내용 산소 발생 장치와 이를 유무선으로 제어하는 리모트 컨트롤러로 구성되어 있다. 한편, 상기 산소 발생 장치는 에어 컴프레서에 의해 흡입된 외부유입 공기로부터 제올라이트 흡착베드를 매개로 산소를 추출 혹은 분리하는 RVSA 방식의 산소 발생 장치이다.The oxygen generating system according to the present invention is composed of an indoor oxygen generating device installed and driven in an enclosed space, such as in a home or vehicle, and a remote controller for controlling the same by wire or wireless. On the other hand, the oxygen generator is an RVSA type oxygen generator that extracts or separates oxygen from external air sucked in by an air compressor through a zeolite adsorption bed.

일반적인 실내용 산소 발생 장치 및 이를 포함하는 시스템은 사용자가 설정한 산소 순도와 유량으로만 토출되는 수동 모드 방식만이 구현되어, 실내 환경 조건 맞춤형 동작 모드 구현이 불가능하고, 또한 사용자가 부재 일 때 기 설정된 조건으로 구동되는 모드가 없어 상황별 맞춤 구동이 어렵다는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에 따른 산소 발생 시스템은 리모트 컨트롤러의 제어 하에 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드의 선택적 운전이 가능하도록 설계된 산소 발생 장치를 포함하여 상황별 맞춤 구동이 가능한 이점이 있다. 특히, 본 발명에 산소 발생 시스템은 각 모드별 특성에 최적화된 설계가 도입된 산소 발생 장치를 채택하여 장기 운전 특성이 우수하고 유지 보수 상에 이점이 있다.A general indoor oxygen generator and a system including the same are implemented only in a manual mode method that discharges only the oxygen purity and flow rate set by the user, making it impossible to implement an operation mode tailored to the indoor environmental conditions, and also when the user is absent There was no mode driven by the set conditions, so there was a problem in that it was difficult to customize operation for each situation. However, the oxygen generating system according to the present invention has the advantage that it can be customized for each situation, including the oxygen generating device designed to enable selective operation in manual mode, automatic mode, or power saving mode under the control of a remote controller. In particular, the oxygen generating system according to the present invention has excellent long-term operation characteristics and maintenance advantages by adopting an oxygen generating device having a design optimized for each mode characteristic.

도 1에는 본 발명에 따른 산소 발생 시스템의 일 블록도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 산소 발생 장치의 일 구조 블록도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a block diagram of an oxygen generating system according to the present invention, and FIG. 2 is a structural block diagram of an oxygen generating device according to the present invention.

본 발명에 따른 산소 발생 시스템은 통신부(900)를 매개로 리모트 컨트롤러(2)로부터 제공되는 신호를 수신 받는 산소 발생 장치(1) 및 산소 발생 장치(1)에 신호를 제공하는 리모트 컨트롤러(2)를 포함한다.The oxygen generating system according to the present invention includes an oxygen generating device 1 receiving a signal provided from the remote controller 2 via a communication unit 900 and a remote controller 2 providing a signal to the oxygen generating device 1 . includes

산소 발생 장치(1)는 외부유입 공기로부터 질소를 선택적으로 필터링하여 산소를 토출하도록 설계되고, 리모트 컨트롤러(2)로부터 제공되는 신호에 따라 산소 토출 유량 및 순도 조절이 가능한 수동 모드, 외부 환경을 감지하여 자동으로 산소 토출 유량 및 순도를 조절하는 자동 모드 또는 기 설정된 산소 토출 유량 및 순도로 운전되는 절전 모드의 선택적 운전이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 프로세서(1000)의 제어 하에 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드를 선택적으로 운전하는 특징을 가진다. 상기 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드는 통신부(900)를 매개로 리모트 컨트롤러(2)로부터 수신한 신호에 추종하여 변경될 수 있고, 또한, 자동 모드와 절전 모드는 설정에 따라 자동 전환될 수 있다.The oxygen generator 1 is designed to discharge oxygen by selectively filtering nitrogen from external air, and detects the external environment, in a manual mode in which the oxygen discharge flow rate and purity can be adjusted according to a signal provided from the remote controller 2 Thus, it is possible to selectively operate in an automatic mode in which the oxygen discharge flow rate and purity are automatically adjusted or in a power saving mode operated at a preset oxygen discharge flow rate and purity. That is, the oxygen generator 1 according to the present invention has a characteristic of selectively operating a manual mode, an automatic mode, or a power saving mode under the control of the processor 1000 . The manual mode, automatic mode, or power saving mode may be changed by following a signal received from the remote controller 2 via the communication unit 900, and the automatic mode and power saving mode may be automatically switched according to settings. .

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 산소 발생 장치의 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 산소 발생 장치는 외부유입 공기로부터 수분을 필터링하는 공기필터를 통과한 외부유입 공기를 작동 모드에 따라 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브(201,202,203) 중 어느 하나로 분기시키는 구동모드 전환용 분기 밸브(100); 제 1 내지 제 3 흡착 베드(301,302,303) 각각에 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203); 제 1 솔레노이드 밸브(201)를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 1 흡착 베드(301)로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 0.90 내지 1.10의 범위 내에 있는 LSX(low silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하여 형성되고 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95의 범위 내에 있는 제 1 제올라이트가 충전된 제 1 영역(3011); 제 1 영역(3011)의 후단에 위치하고 상기 제 1 제올라이트에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 제 2 제올라이트가 충전된 제 2 영역(3012); 및 제 1 영역(3011)과 제 2 영역(3012)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(3011)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(3012)으로 이동하거나 제 2 영역(3012)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(3011)으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인(3013)을 포함하는 제 1 흡착베드(301); 제 2 솔레노이드 밸브(202)를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 2 흡착 베드(302)로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.60 내지 0.90의 범위 내에 있는 제 3 제올라이트가 충전된 제 2 흡착베드(302); 제 3 솔레노이드 밸브(203)를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 3 흡착 베드(303)로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.30 내지 0.60의 범위 내에 있는 제 4 제올라이트가 충전된 제 3 흡착베드(303); 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 산소를 공급받아 외부로 토출하는 산소 토출부 및 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부를 포함하는 에어 컴프레서(400); 에어 컴프레서(400)의 산소 토출부로부터 토출되는 산소를 질소탈착용 산소와 외부토출용 산소로 분기하도록 설계된 산소유량 분기밸브(500); 산소유량 분기밸브(500)에 의해 분기된 질소탈착용 산소를 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 방향으로 가압 제공하는 진공펌프(600); 진공 펌프(600)에서 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 방향으로 제공되는 질소탈착용 산소가 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 중 어느 두 베드에만 제공되도록 상기 질소탈착용 산소의 흐름을 제어하는 산소흐름 제어밸브(700); 자동 모드 구현을 위해 외부 환경 조건을 감지하는 복수의 센서를 포함하는 센서부(800); 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 구동 모드, 토출 산소 순도 및 유량 설정 신호를 수신받는 통신부(900); 및 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드에 따라 구동모드 전환용 분기 밸브(100), 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203), 에어 컴프레서(400), 산소유량 분기밸브(500), 진공펌프(600) 및 산소흐름 제어밸브(700)의 동작을 제어하도록 설계된 프로세서(1000)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the components of the oxygen generating device according to the present invention will be described in more detail. The oxygen generating device according to the present invention operates the external air that has passed through an air filter that filters moisture from the externally introduced air. A branch valve 100 for switching the driving mode that branches to any one of the first to third solenoid valves 201, 202, and 203 according to the; first to third solenoid valves (201, 202, 203) for controlling the flow rate of external air introduced into the first to third adsorption beds (301, 302, 303), respectively; As a first adsorption bed 301 that selectively adsorbs nitrogen in the external air introduced through the first solenoid valve 201, the molar ratio of Si and Al (Si/Al) is in the range of 0.90 to 1.10 LSX ( a first region 3011 formed by ion-exchanging lithium ions in low silica X) and filled with a first zeolite having a Li/Al molar ratio (Li/Al) in the range of 0.65 to 0.95; A second region located at the rear end of the first region 3011 and filled with a second zeolite formed by ion-exchanging calcium ions with the first zeolite and having a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) in the range of 0.25 to 0.45. (3012); and physically partitioning the first region 3011 and the second region 3012, but the first zeolite located in the first region 3011 moves to the second region 3012 or is located in the second region 3012 a first adsorption bed 301 including a zeolite-based membrane 3013 for controlling the movement of the second zeolite to the first region 3011; As a second adsorption bed 302 that selectively adsorbs nitrogen in the external air introduced through the second solenoid valve 202, the molar ratio of Si and Al (Si/Al) is in the range of 1.20 to 1.50 NaX zeolite a second adsorption bed 302 filled with a third zeolite formed by ion-exchanging potassium ions and having a molar ratio of K and Al (K/Al) in the range of 0.60 to 0.90; NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50 as a third adsorption bed 303 for selectively adsorbing nitrogen in external air introduced through the third solenoid valve 203 . a third adsorption bed 303 formed by ion-exchanging potassium ions with a fourth zeolite and filled with a fourth zeolite having a molar ratio of K and Al (K/Al) in the range of 0.30 to 0.60; Air comprising an oxygen discharging unit receiving oxygen from the first to third adsorption beds 301,302 and 303 and discharging to the outside, and a nitrogen discharging unit receiving nitrogen desorbed from the first to third adsorption beds 301,302 and 303 and discharging to the outside compressor 400; an oxygen flow branch valve 500 designed to branch oxygen discharged from the oxygen discharge unit of the air compressor 400 into oxygen for nitrogen desorption and oxygen for external discharge; a vacuum pump 600 that pressurizes oxygen for nitrogen desorption branched by the oxygen flow branch valve 500 in the direction of the first to third adsorption beds 301, 302, and 303; The flow of oxygen for nitrogen desorption is such that the oxygen for nitrogen desorption provided from the vacuum pump 600 in the direction of the first to third adsorption beds 301,302,303 is provided only to any two of the first to third adsorption beds 301,302,303. Oxygen flow control valve 700 to control; a sensor unit 800 including a plurality of sensors for detecting external environmental conditions for automatic mode implementation; a communication unit 900 for receiving driving mode, discharge oxygen purity, and flow rate setting signals provided from the remote controller; and a branch valve 100 for switching the driving mode according to manual mode, automatic mode or power saving mode, first to third solenoid valves 201, 202, 203, air compressor 400, oxygen flow branch valve 500, vacuum pump 600 ) and a processor 1000 designed to control the operation of the oxygen flow control valve 700 .

구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 프로세서(1000)의 제어 하에 각 모드에 적합한 산소 발생 장치 내 외부유입 공기 흐름을 유도하기 위해 작동 모드에 따라 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브(201,202,203) 중 어느 하나로 외부유입 공기를 분기시키는 역할을 수행한다.The branch valve 100 for switching the driving mode is external to any one of the first to third solenoid valves 201, 202, and 203 according to the operating mode to induce an external inflow air flow in the oxygen generating device suitable for each mode under the control of the processor 1000. It serves to branch the incoming air.

구체적으로, 산소 발생 장치가 수동 모드로 운전 중인 경우 구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 외부유입 공기가 제 1 솔레노이드 밸브(201)를 거쳐 제 1 흡착베드(301)로 유입될 수 있도록 외부유입 공기를 제 1 솔레노이드 밸브(201)로 분기하고, 산소 발생 장치가 자동 모드로 운전 중인 경우 구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 외부유입 공기가 제 2 솔레노이드 밸브(202)를 거쳐 제 2 흡착베드(302)로 유입될 수 있도록 외부유입 공기를 제 2 솔레노이드 밸브(202)로 분기하며, 산소 발생 장치가 절전 모드로 운전 중인 경우 구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 외부유입 공기가 제 3 솔레노이드 밸브(302)를 거쳐 제 3 흡착베드(303)로 유입될 수 있도록 외부유입 공기를 제 3 솔레노이드 밸브(203)로 분기하는 역할을 수행한다. 또한, 구동모드 전환용 분기 밸브(100)의 동작은 프로세서(1000)에 의해 제어된다. 따라서 프로세서(1000)는 리모트 컨트롤러부터 수동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 1 솔레노이드 밸브(201)로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브(100)를 제어하고, 리모트 컨트롤러부터 자동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 2 솔레노이드 밸브(202)로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브(100)를 제어하며, 리모트 컨트롤러부터 절전 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 3 솔레노이드 밸브(203)로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브(100)를 제어할 수 있다.Specifically, when the oxygen generator is operating in the manual mode, the branch valve 100 for switching the driving mode is externally introduced so that externally introduced air can be introduced into the first adsorption bed 301 through the first solenoid valve 201 . When the air is branched to the first solenoid valve 201 and the oxygen generator is operating in the automatic mode, the branch valve 100 for switching the driving mode allows the external air to pass through the second solenoid valve 202 to the second adsorption bed. The external air is branched to the second solenoid valve 202 so that it can be introduced into the 302, and when the oxygen generator is operating in the power saving mode, the branch valve 100 for switching the driving mode is the third solenoid It serves to branch the external air to the third solenoid valve 203 so that it can be introduced into the third adsorption bed 303 through the valve 302 . In addition, the operation of the branch valve 100 for switching the driving mode is controlled by the processor 1000 . Therefore, when the processor 1000 receives a manual mode operation signal from the remote controller, the processor 1000 controls the branch valve 100 for switching the driving mode so that external air flows into the first solenoid valve 201, and operates in the automatic mode from the remote controller. When a signal is received, the branch valve 100 for switching the driving mode is controlled so that external inflow air flows into the second solenoid valve 202, and when a power saving mode operation signal is received from the remote controller, the third solenoid valve 203 It is possible to control the branch valve 100 for switching the driving mode so that external air is introduced into the furnace.

구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 또한 일부의 외부 유입공기를 에어 컴프레서(400)로 제공하는 역할을 수행할 수 있는데, 구체적으로 구동모드 전환용 분기 밸브(100)는 외부유입 공기 유량 조절부(1200)를 매개로 에어 컴프레서(400)로 외부유입 공기의 일부를 분기하여 제공할 수 있다.The branch valve 100 for switching the driving mode may also serve to provide a portion of external inflow air to the air compressor 400 . Specifically, the branch valve 100 for switching the driving mode is an external inflow air flow control unit. A portion of the externally introduced air may be branched and provided to the air compressor 400 via the 1200 .

구동모드 전환용 분기 밸브(100)의 전단에는 공기필터가 위치하여 외부유입 공기로부터 수분을 필터링하는데, 상기 공기필터는 또한, 헤파필터와 같이 미세먼지 혹은 초미세먼지를 필터링하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 구동모드 전환용 분기 밸브(100)로 유입되는 외부유입 공기는 수분이나 미세먼지 혹은 초미세먼지 같은 오염물질에 제거된 공기일 수 있다.An air filter is located at the front end of the branch valve 100 for switching the driving mode to filter moisture from the external air, and the air filter can also serve to filter fine dust or ultrafine dust like a HEPA filter. have. Therefore, the externally introduced air flowing into the branch valve 100 for switching the driving mode may be air that has been removed from contaminants such as moisture, fine dust, or ultrafine dust.

구동모드 전환용 분기 밸브(100)에 의해 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203)에는 택일적으로 외부유입 공기가 유입된다. 따라서 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 또한 택일적으로 외부유입 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 토출하게 된다.The first to third solenoid valves 201 , 202 , and 203 are alternatively supplied with external air by the branch valve 100 for switching the driving mode. Accordingly, the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 also selectively adsorb nitrogen from external air to discharge oxygen.

제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203)는 각각 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 역할을 수행하는 구성으로서, 구동모드 전환용 분기 밸브(100)에 의해 택일적으로 외부유입 공기의 유량을 제어한다.The first to third solenoid valves 201, 202, and 203 are configured to control the flow rate of external air introduced into the first to third adsorption beds 301, 302, and 303, respectively. Alternatively, the flow rate of external inflow air is controlled by

제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203)를 통과한 외부유입 공기는 각각 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로 유입된다.The externally introduced air passing through the first to third solenoid valves 201, 202, and 203 is introduced into the first to third adsorption beds 301, 302, and 303, respectively.

제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203)를 통과하여 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제올라이트를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 시스템에 포함되는 산소 발생 장치는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)에 서로 다른 특성을 가지는 제올라이트를 포함시킴으로써, 각 모드의 개별 구동 특성을 구현하면서 장기 사용성 및 유지 보수 안전성을 확보하고자 하였다. 구체적으로, 수동 모드는 사용자가 토출되는 산소의 순도 및 유량을 설정하는 모드로서 고순도 및 고유량 토출 조건을 달성할 수 있는 고성능 흡착베드의 설계가 필요하고, 자동 모드는 수동 모드 대비 상대적으로 적정 순도 및 유량으로 구동되는 모드로서 적정 시간 동안 일정한 순도 및 유량으로 산소를 토출할 수 있는 흡착베드의 설계가 필요하며, 절전 모드는 장시간 동안 기 설정된 순도 및 유량으로 산소를 토출하되 질소 탈착 효율이 뛰어난 흡착 베드의 설계가 필요한데, 본 발명에 따른 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)는 이러한 특성을 고려하여 맞춤형 제올라이트를 도입하였다.The first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 include zeolite that selectively adsorbs nitrogen in the external air introduced through the first to third solenoid valves 201 , 202 and 203 . In particular, the oxygen generator included in the system according to the present invention includes zeolites having different characteristics in the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 , thereby implementing individual driving characteristics of each mode while providing long-term usability and maintenance safety was intended to secure. Specifically, the manual mode is a mode in which the user sets the purity and flow rate of the discharged oxygen, and it is necessary to design a high-performance adsorption bed that can achieve high purity and high flow rate discharge conditions. And as a mode driven by flow rate, it is necessary to design an adsorption bed capable of discharging oxygen at a constant purity and flow rate for an appropriate period of time. In the power saving mode, oxygen is discharged at a preset purity and flow rate for a long time, but adsorption with excellent nitrogen desorption efficiency A bed design is required, and the first to third adsorption beds 301, 302, and 303 according to the present invention introduce customized zeolite in consideration of these characteristics.

제 1 흡착베드(301)는, 수동 모드 동작 시 제 1 솔레노이드 밸브(201)를 통해 유입되는 외부유입 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 토출하는 역할을 수행하는 구성으로서, 높은 유량의 산소를 고순도로 토출하기 위해 앞단에 위치하는 제 1 영역(3011)에 질소 탈착 효율이 우수한 제 1 제올라이트를 충전시키고 뒷단에 위치하는 제 2 영역(3012)에 질소 흡착 효율이 우수한 제 2 제올라이트를 충전시키는 구조를 채택하였다.The first adsorption bed 301 is configured to perform a role of adsorbing nitrogen from external air introduced through the first solenoid valve 201 and discharging oxygen during manual mode operation. In order to discharge, the first zeolite having excellent nitrogen desorption efficiency is charged in the first region 3011 located at the front end, and the second zeolite having excellent nitrogen adsorption efficiency is charged in the second region 3012 located at the rear end. did.

보다 구체적으로, 제 1 흡착베드(301)는, 도 3에 도시된 바와 같이, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 0.90 내지 1.10의 범위 내에 있는 LSX(low silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하여 형성되고 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95의 범위 내에 있는 제 1 제올라이트가 충전된 제 1 영역(3011); 제 1 영역(3011)의 후단에 위치하고 상기 제 1 제올라이트에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 제 2 제올라이트가 충전된 제 2 영역(3012); 및 제 1 영역(3011)과 제 2 영역(3012)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(3012)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(3012)으로 이동하거나 제 2 영역(3012)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(3011)으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인(3013)을 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 3 , the first adsorption bed 301 ionizes lithium ions into low silica X (LSX) having a Si/Al molar ratio (Si/Al) in the range of 0.90 to 1.10. a first region 3011 filled with a first zeolite formed by exchanging and having a molar ratio of Li and Al (Li/Al) in the range of 0.65 to 0.95; A second region located at the rear end of the first region 3011 and filled with a second zeolite formed by ion-exchanging calcium ions with the first zeolite and having a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) in the range of 0.25 to 0.45. (3012); and physically partitioning the first region 3011 and the second region 3012, but the first zeolite located in the first region 3012 moves to the second region 3012 or is located in the second region 3012 and a zeolite-based membrane 3013 that controls movement of the second zeolite to the first region 3011 .

제 1 영역(3011)에 포함되는 제 1 제올라이트는 우수한 질소 흡착능을 가짐과 동시에, 산소에 의한 질소 탈착이 용이한 구조인 사이트 III 내 존재하는 리튬 이온을 함유하는 파우지사이트 구조를 가지는 제올라이트이다.The first zeolite included in the first region 3011 is a zeolite having a phagesite structure containing lithium ions present in site III, which has excellent nitrogen adsorption ability and is a structure in which nitrogen desorption by oxygen is easy.

구체적으로, 제 1 영역(3011)에 포함되는 제 1 제올라이트는 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95의 범위 내에 있는 파우지사이트 구조의 LiLSX 일 수 있다. Specifically, the first zeolite included in the first region 3011 may be LiLSX having a pausigsite structure in which a Li/Al molar ratio (Li/Al) is in the range of 0.65 to 0.95.

또 다른 예시에서, 상기 제 1 제올라이트는 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.70 내지 0.95 또는 0.75 내지 0.95의 범위 내에 있는 파우지사이트 구조의 LiLSX 일 수 있다. In another example, the first zeolite may be LiLSX having a pausigsite structure in which a Li/Al molar ratio (Li/Al) is in the range of 0.70 to 0.95 or 0.75 to 0.95.

상기 LiLSX는 LSX(Low Silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하여 형성되는데, 상기에서 LSX(Low Silica X)는 Si와 Al의 몰비가 1에 인접한 합성 제올라이트로서 소달라이트(Sodalite)에서 육각형 면이 겹육각형 고리를 만들어 결합한 파우지사이트 구조를 가지는 제올라이트를 의미한다.The LiLSX is formed by ion-exchanging lithium ions with LSX (Low Silica X), in which LSX (Low Silica X) is a synthetic zeolite with a molar ratio of Si and Al close to 1, and hexagonal faces are overlapped in Sodalite. It refers to a zeolite having a phagesite structure combined by forming a hexagonal ring.

LSX(Low Silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하는 방법은, 예를 들면 LiCl과 같은 염 1 내지 3M을 이용하여 LSX의 이온 교환을 수행하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The method of ion-exchanging lithium ions to LSX (Low Silica X) may include, for example, performing ion-exchange of LSX using salts 1 to 3M such as LiCl, but is not limited thereto.

제 2 영역(3012)은, 제 1 영역(3011)의 후단에 위치하는 영역으로써, 전단에 위치하는 제 1 영역(3011) 대비 더 높은 질소 흡착율을 가지는 제올라이트가 위치하여 제 1 흡착베드(301) 끝단의 산소 순도를 향상시키는 역할을 수행하는 영역이다.The second region 3012 is a region located at the rear end of the first region 3011, and includes zeolite having a higher nitrogen adsorption rate compared to the first region 3011 located at the front end of the first adsorption bed 301 . This is a region that plays a role in improving the oxygen purity of the tip.

구체적으로, 제 2 영역(3012)은 상기 제 1 제올라이트에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 제 2 제올라이트가 충전된다.Specifically, the second region 3012 is formed by ion-exchanging calcium ions with the first zeolite and is filled with a second zeolite having a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) in the range of 0.25 to 0.45.

상기 제 2 제올라이트는, 세공 크기가 상대적으로 큰 사이트 III 뿐만 아니라, 사이트 I 및 II에도 질소를 흡착할 수 있는 칼슘 양이온이 위치하는 파우지사이트 구조를 가지는 제올라이트로서, 제 1 제올라이트 대비 우수한 질소흡착능을 가지는 제올라이트이다.The second zeolite is a zeolite having a phagesite structure in which calcium cations capable of adsorbing nitrogen are located not only at site III, which has a relatively large pore size, but also at sites I and II, and has excellent nitrogen adsorption ability compared to the first zeolite Eggplant is a zeolite.

보다 구체적으로, 제 2 제올라이트는 제 1 제올라이트인 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95, 0.70 내지 0.95 또는 0.75 내지 0.95의 범위 내에 있는 파우지사이트 구조의 LiLSX에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고, Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 LiCaLSX 일 수 있다.More specifically, the second zeolite ion-exchanges calcium ions into LiLSX having a pausigsite structure in which the molar ratio (Li/Al) of Li and Al, which is the first zeolite, is in the range of 0.65 to 0.95, 0.70 to 0.95, or 0.75 to 0.95. It may be LiCaLSX in which the molar ratio of Ca and Al (Ca/Al) is in the range of 0.25 to 0.45.

더 구체적인 예시에서, 상기 제 2 제올라이트는 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.40 또는 0.25 내지 0.35의 범위 내에 있는 파우지사이트 구조의 LiCaLSX 일 수 있다.In a more specific example, the second zeolite may be LiCaLSX having a pausigsite structure in which a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) is in the range of 0.25 to 0.40 or 0.25 to 0.35.

제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3012)에 각각 포함되는 제 1 제올라이트 및 제 2 제올라이트는 소정 직경을 가지는 구형, 반구형, 타원형 혹은 반타원형으로 내부에 세부 기공을 포함하는 다공성 입자 일 수 있다. 한편, 입자 직경이 작고 미세 기공이 큰 제올라이트가 다수 위치하는 흡착베드 일수록 비표면적의 상대적 증가에 따른 질소 흡착 사이트의 증가로 인해, 질소흡착능 향상이 극대화될 수 있는 바, 제 2 제올라이트는 제 1 제올라이트 대비 상대적으로 큰 비표면적을 가지는 것으로써, 상대적으로 작은 직경을 가짐과 동시에 상대적으로 큰 미세 기공을 가지는 것 일 수 있다.The first zeolite and the second zeolite included in the first region 3011 and the second region 3012, respectively, are spherical, hemispherical, oval or semi-elliptical having a predetermined diameter, and may be porous particles having detailed pores therein. . On the other hand, as the adsorption bed having a large number of zeolites having small particle diameters and large micropores is located, the nitrogen adsorption capacity can be maximized due to the increase of nitrogen adsorption sites according to the relative increase in specific surface area, and the second zeolite is the first zeolite. By having a relatively large specific surface area, it may have a relatively small diameter and relatively large micropores at the same time.

하나의 예시에서, 상기 제 1 제올라이트는 상기 제 2 제올라이트보다 큰 직경을 가지고, 상기 제 2 제올라이트보다 작은 미세 기공을 가질 수 있다.In one example, the first zeolite may have a larger diameter than the second zeolite, and may have smaller pores than the second zeolite.

상기와 같이, 제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3012)에 각각 상대적으로 질소 탈착 효율이 우수한 제 1 제올라이트와 상대적으로 질소 흡착능이 우수한 제 2 제올라이트를 포함시킴으로써, 적은 유량의 질소 탈착용 산소를 이용하더라도 고순도의 산소를 토출할 수 있고, 궁극적으로 목적하는 고순도의 산소를 유량 저감없이 토출할 수 있다.As described above, by including the first zeolite having relatively excellent nitrogen desorption efficiency and the second zeolite having relatively excellent nitrogen adsorption capacity in the first region 3011 and the second region 3012, respectively, a small flow rate of oxygen for nitrogen desorption Even if you use , high-purity oxygen can be discharged, and ultimately, the desired high-purity oxygen can be discharged without reducing the flow rate.

한편, 제 1 영역(3011)은 제 2 영역(3012) 대비 흡착베드 내에서 적은 영역을 차지할 수 있는데, 이는 질소 탈착 효율의 향상에 기여하는 영역을 질소 흡착에 기여는 영역 대비 더 넓게 설계하는 경우, 고순도 산소를 유량 저감없이 발생시키고자 하는 본 발명의 목적을 달성할 수 없어 바람직하지 않기 때문이다.On the other hand, the first region 3011 may occupy a smaller area in the adsorption bed compared to the second area 3012, which is when the area contributing to the improvement of nitrogen desorption efficiency is designed to be wider than the area contributing to nitrogen adsorption. , because it is not preferable because the object of the present invention of generating high-purity oxygen without reducing the flow rate cannot be achieved.

보다 구체적으로, 제 1 영역(3011)은 제 1 흡착베드(301) 전체 길이 대비 20 % 내지 45% 또는 20% 내지 40%에 해당하는 영역을 차지할 수 있다.More specifically, the first region 3011 may occupy an area corresponding to 20% to 45% or 20% to 40% of the total length of the first adsorption bed 301 .

제 1 영역(3011)과 제 2 영역(3012)의 사이에는 상기 각 영역을 물리적으로 구분하는 제올라이트계 멤브레인(3013)이 위치한다.A zeolite-based membrane 3013 that physically separates each region is positioned between the first region 3011 and the second region 3012 .

제올라이트계 멤브레인(3013)은 제 1 영역(3011)과 제 2 영역(3012)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(3011)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(3012)으로 이동하거나 제 2 영역(3012)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(3011)으로 이동하는 것을 제어하는 역할을 수행한다.The zeolite-based membrane 3013 physically partitions the first region 3011 and the second region 3012 , but the first zeolite positioned in the first region 3011 moves to the second region 3012 or The second zeolite located in the region 3012 serves to control the movement of the second zeolite to the first region 3011 .

제올라이트계 멤브레인(3013)은 제 1 흡착베드(301)의 제 1 영역(3011)과 제 2 영역(3012) 각각에 존재하는 제올라이트가 상호 이동하는 것을 제어함과 동시에 공기 기체 내 산소나 질소가 자유롭게 통과할 수 있을 정도의 기공을 가지는 메조포러스(mesoporous) 멤브레인 일 수 있다.The zeolite-based membrane 3013 controls the mutual movement of the zeolite present in each of the first region 3011 and the second region 3012 of the first adsorption bed 301 , and at the same time allows oxygen or nitrogen in the air gas to freely flow. It may be a mesoporous membrane having enough pores to pass through.

하나의 예시에서, 제올라이트계 멤브레인(3013)은 FAU 제올라이트, MFI 제올라이트, CHA 제올라이트, DDR 제올라이트 및 MWW 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 성분을 포함하는 메조포러스(mesoporous) 멤브레인 일 수 있다.In one example, the zeolite-based membrane 3013 may be a mesoporous membrane including any one component selected from the group consisting of FAU zeolite, MFI zeolite, CHA zeolite, DDR zeolite, and MWW zeolite.

제 2 흡착베드(302)는, 자동 모드 동작 시 제 2 솔레노이드 밸브(202)를 통해 유입되는 외부유입 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 토출하는 역할을 수행하는 구성으로서, 적정 유량 및 순도의 산소를 토출하되 산소 퍼징에 의한 질소 탈착이 용이한 구조의 제 3 제올라이트가 충전된다.The second adsorption bed 302 is configured to perform a role of adsorbing nitrogen from external air introduced through the second solenoid valve 202 and discharging oxygen during automatic mode operation. A third zeolite having a structure in which nitrogen is easily desorbed by oxygen purging is charged.

구체적으로, 제 2 흡착베드(302)는 Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.60 내지 0.90의 범위 내에 있는 제 3 제올라이트가 충전된다.Specifically, the second adsorption bed 302 is formed by ion-exchanging potassium ions with NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50, and a molar ratio of K and Al (K/Al) The third zeolite is charged with a value in the range of 0.60 to 0.90.

제 3 제올라이트는 제 1 및 제 2 제올라이트 대비 질소 흡착에 따른 고순도 산소의 토출능은 다소 떨어지지만, 자동 모드에서 요구하는 유량 및 순도로의 산소 토출은 가능하고 산소 퍼징에 의한 질소 탈착이 제 1 및 제 2 제올라이트 대비 우수한 제올라이트이다.Compared to the first and second zeolite, the third zeolite has a somewhat lower discharging ability of high-purity oxygen due to nitrogen adsorption, but it is possible to discharge oxygen at the flow rate and purity required in the automatic mode, and nitrogen desorption by oxygen purging is performed in the first and second zeolite. It is an excellent zeolite compared to the second zeolite.

또 다른 예시에서, 제 2 흡착베드(302)는 Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.65 내지 0.85 또는 0.70 내지 0.80의 범위 내에 있는 제 3 제올라이트가 충전될 수 있다.In another example, the second adsorption bed 302 is formed by ion-exchanging potassium ions with NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50, and a molar ratio of K to Al (K/Al) A third zeolite having Al) in the range of 0.65 to 0.85 or 0.70 to 0.80 may be charged.

제 2 흡착베드(302)에 상기와 같은 물성의 제 3 제올라이트를 충전시킴으로써 자동 모드에 적합한 순도 및 유량 범위의 산소를 효과적으로 토출할 수 있고 또한 수동 모드 대비 긴 시간 동안 동작하는 자동 모드의 특성에 따라 야기될 수 있는 베드 내 질소 과부하 및 질소 탈착 효율 저하에 따른 장기 사용성 악화 문제를 방지할 수 있다.By filling the second adsorption bed 302 with the third zeolite having the same properties as described above, oxygen in a purity and flow rate range suitable for the automatic mode can be effectively discharged, and also according to the characteristics of the automatic mode that operates for a longer time compared to the manual mode. It is possible to prevent problems of deterioration of long-term usability due to nitrogen overload in the bed and reduction in nitrogen desorption efficiency that may be caused.

제 3 흡착베드(303)는, 절전 모드 동작 시 제 3 솔레노이드 밸브(203)를 통해 유입되는 외부유입 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 토출하는 역할을 수행하는 구성으로서, 기 설정된 순도 및 유량으로 산소를 토출하되 산소 퍼징에 의한 질소 탈착이 매우 용이한 구조의 제 4 제올라이트가 충전된다.The third adsorption bed 303 is configured to perform a role of adsorbing nitrogen from external air introduced through the third solenoid valve 203 and discharging oxygen during power saving mode operation. The fourth zeolite having a structure in which nitrogen desorption is very easy by oxygen purging is charged.

구체적으로, 제 3 흡착베드(303)는 Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.30 내지 0.60의 범위 내에 있는 제 4 제올라이트가 충전된다.Specifically, the third adsorption bed 303 is formed by ion-exchanging potassium ions with NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50, and a molar ratio of K and Al (K/Al) A fourth zeolite in which is in the range of 0.30 to 0.60 is charged.

제 4 제올라이트는 제 1 내지 제 3 제올라이트 대비 질소 흡착에 따른 산소 토출능은 떨어지지만, 절전 모드에서 요구하는 유량 및 순도로의 산소 토출은 가능하고 산소 퍼징에 의한 질소 탈착이 제 1 내지 제 3 제올라이트 대비 우수한 제올라이트이다.The fourth zeolite has lower oxygen discharge ability due to nitrogen adsorption compared to the first to third zeolites, but it is possible to discharge oxygen at the flow rate and purity required in the power saving mode, and nitrogen desorption by oxygen purging is the first to third zeolite. It is an excellent zeolite.

또 다른 예시에서, 제 3 흡착베드(303)는 Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.35 내지 0.55 또는 0.40 내지 0.50의 범위 내에 있는 제 4 제올라이트가 충전될 수 있다.In another example, the third adsorption bed 303 is formed by ion-exchanging potassium ions with NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50, and a molar ratio of K to Al (K/Al) A fourth zeolite having Al) in the range of 0.35 to 0.55 or 0.40 to 0.50 may be charged.

제 3 흡착베드(303)에 상기와 같은 물성의 제 4 제올라이트를 충전시킴으로써 절전 모드에 적합한 순도 및 유량 범위의 산소를 효과적으로 토출할 수 있고 또한 수동 모드, 자동 모드 대비 긴 시간 동안 동작하는 절전 모드의 특성에 따라 야기될 수 있는 베드 내 질소 과부하 및 질소 탈착 효율 저하에 따른 장기 사용성 악화 문제를 방지할 수 있다.By filling the third adsorption bed 303 with the fourth zeolite having the same properties as above, oxygen in a purity and flow rate range suitable for power saving mode can be effectively discharged, and also in power saving mode that operates for a longer time compared to manual mode and automatic mode. It is possible to prevent problems of deterioration of long-term usability due to nitrogen overload in the bed and reduction in nitrogen desorption efficiency, which may be caused by characteristics.

제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)에 충전되는 제 1 제올라이트 내지 제 4 제올라이트는 소정 입자 직경 및 세공 기공 직경을 가질 수 있다.The first to fourth zeolites charged in the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 may have predetermined particle diameters and pore pore diameters.

하나의 예시에서, 상기 제 1 내지 제 4 제올라이트는 각각 직경이 1.5 mm 내지 5.0 mm의 범위 내에 있고, 미세 기공이 3Å 내지 10 Å의 범위 내에 있을 수 있다.In one example, the first to fourth zeolites may each have a diameter in a range of 1.5 mm to 5.0 mm, and micropores in a range of 3 Å to 10 Å.

외부유입 공기가 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)을 통과하면 질소가 제거된 산소가 토출되고, 이는 질소 탈착 공정에서 의해 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 토출되는 질소와 함께 에어 컴프레서(400)로 흡입된다.When the external air passes through the first to third adsorption beds 301, 302, and 303, oxygen from which nitrogen has been removed is discharged, which together with the nitrogen discharged from the first to third adsorption beds 301, 302, and 303 by the nitrogen desorption process. (400) is aspirated.

도 4 및 5에는 본 발명에 따른 산소 발생 장치 내 구조 및 공기 흐름을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 블록도가 도시되어 있는데, 에어 컴프레서(400)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 산소를 흡입하여 외부로 토출하는 산소 토출부(401) 및 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 탈착되는 질소를 흡입하여 외부로 토출하는 질소 토출부(402)를 포함한다.4 and 5 are one block diagram for explaining in more detail the structure and air flow in the oxygen generating device according to the present invention, the air compressor 400, as shown in Figures 4 and 5, An oxygen discharge unit 401 that sucks oxygen from the first to third adsorption beds 301,302,303 and discharges it to the outside, and a nitrogen discharge unit that sucks in nitrogen desorbed from the first to third adsorption beds 301,302,303 and discharges it to the outside ( 402).

에어 컴프레서(400)는 산소 토출부(401)와 질소 토출부(402)를 포함하여, 각각 산소와 질소를 흡입한 후, 외부로 토출하는 역할을 수행하는 구성이다.The air compressor 400 includes an oxygen discharging unit 401 and a nitrogen discharging unit 402 , respectively, inhaling oxygen and nitrogen, and then discharging the oxygen and nitrogen to the outside.

구체적으로, 산소 토출부(401)는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 각각으로부터 고순도 산소를 흡입하고, 외부유입 공기와 적절히 혼합하여 소정 유량 및 소정 농도의 산소를 외부 토출한다. Specifically, the oxygen discharging unit 401 sucks in high-purity oxygen from each of the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 , mixes it with external inlet air appropriately, and discharges oxygen at a predetermined flow rate and a predetermined concentration to the outside.

한편, 목적 산소 유량 및 순도에 따라 외부유입 공기의 혼합 정도를 변경하기 위해 본 발명에 따른 실내용 산소 발생 장치는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 각각으로부터 제공되는 산소의 유량을 제어하는 산소유량 조절부(1100) 및 외부유입 공기의 유량을 조절하는 외부유입 공기 유량 조절부(1200)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in order to change the degree of mixing of external air in accordance with the target oxygen flow rate and purity, the indoor oxygen generating device according to the present invention controls the flow rate of oxygen provided from each of the first to third adsorption beds 301, 302, and 303. It may further include a flow rate control unit 1100 and an external inflow air flow rate control unit 1200 for adjusting the flow rate of the external inflow air.

보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소 발생 장치는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 제공되는 산소의 유량을 조절하는 산소유량 조절부(1100); 및 외부유입 공기가 에어 컴프레서(400)의 산소 토출부(401)로 유입되는 유량을 조절하는 외부유입 공기 유량 조절부(1200)를 더 포함할 수 있다. 산소유량 조절부(1100) 및 외부유입 공기 유량 조절부(1200)는 프로세서(1000)의 제어 하에 각각 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)를 통과한 산소의 유량 및 외부유입 공기의 유량을 조절할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 5, the oxygen generating apparatus according to the present invention includes an oxygen flow control unit 1100 for controlling the flow rate of oxygen provided from the first to third adsorption beds 301, 302, and 303; and an external inflow air flow rate control unit 1200 for controlling a flow rate at which external inflow air flows into the oxygen discharge unit 401 of the air compressor 400 . The oxygen flow control unit 1100 and the external air flow control unit 1200 control the flow rate of oxygen and the flow rate of external inflow air that have passed through the first to third adsorption beds 301 , 302 and 303 , respectively, under the control of the processor 1000 . can

질소 토출부(402)는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로부터 탈착되는 질소를 흡입하여 외부로 토출한다. 에어 컴프레서(400)의 질소 토출부(402) 후단에는, 예를 들면 토출되는 질소에 의해 발생하는 소음을 줄이기 위한 사일런서(sliencer, 미도시)가 위치할 수 있다.The nitrogen discharge unit 402 sucks nitrogen desorbed from the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 and discharges it to the outside. At the rear end of the nitrogen discharge unit 402 of the air compressor 400, for example, a silencer (not shown) for reducing noise generated by the discharged nitrogen may be located.

또한, 에어 컴프레서(400)의 산소 토출부(401) 후단에는 에어 컴프레서(400)의 산소 토출부(401)로부터 토출되는 산소를 질소탈착용 산소와 외부토출용 산소로 분기하는 산소유량 분기밸브(500)가 위치한다.In addition, at the rear end of the oxygen discharge unit 401 of the air compressor 400, an oxygen flow branch valve ( 500) is located.

산소유량 분기밸브(500)는 산소 토출부(401)로부터 토출되는 산소를 질소탈착용 산소와 외부토출용 산소로 분기하는 역할을 수행하는 구성으로서, 프로세서(1000)의 제어 하에 동작되어 분기 시간 및 분기 유량 등이 조절될 수 있다.The oxygen flow branch valve 500 is configured to branch the oxygen discharged from the oxygen discharge unit 401 into oxygen for nitrogen desorption and oxygen for external discharge, and is operated under the control of the processor 1000 to determine the branch time and Branch flow rate and the like can be adjusted.

산소유량 분기밸브(500)에서 분기된 외부토출용 산소는 산소 발생 장치 외부로 토출되고, 질소탈착용 산소는 진공펌프(600)를 매개로 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)에 제공된다.Oxygen for external discharge branched from the oxygen flow branch valve 500 is discharged to the outside of the oxygen generator, and oxygen for nitrogen desorption is provided to the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 via the vacuum pump 600 .

진공펌프(600)는 산소유량 분기밸브(500)에 의해 분기된 질소탈착용 산소를 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 방향으로 가압 제공하는 역할을 수행하는 구성으로서, 프로세서(1000)의 제어 하에 압력 및 구동 조건이 설정될 수 있다.The vacuum pump 600 is a configuration that serves to provide pressurized oxygen for nitrogen desorption branched by the oxygen flow branch valve 500 in the direction of the first to third adsorption beds 301, 302, and 303, and the control of the processor 1000 pressure and driving conditions can be set under

진공펌프(600)를 통과하여 가압된 질소탈착용 산소는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 중 어느 두 베드에만 제공되는데, 이는 산소흐름 제어밸브(700)에 의해 구현된다.Oxygen for nitrogen desorption pressurized through the vacuum pump 600 is provided only to any two of the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 , which is implemented by the oxygen flow control valve 700 .

구체적으로, 산소흐름 제어밸브(700)는 진공펌프(600)를 통과하여 가압된 질소탈착용 산소가 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 중 어느 두 베드에만 제공 질소탈착용 산소의 흐름을 제어하는 역할을 수행한다.Specifically, the oxygen flow control valve 700 provides oxygen for nitrogen desorption pressurized through the vacuum pump 600 to only any two of the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 Control the flow of oxygen for nitrogen desorption perform the role

질소탈착용 산소에 의한 질소탈착 공정은, 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 중 산소 토출이 진행되지 아니하는 어느 두 베드에서 이루어져야 한다.The nitrogen desorption process by oxygen for nitrogen desorption should be performed in any two beds in which oxygen discharging does not proceed among the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 .

구체적인 예시에서, 수동 모드 운전에 따라 제 1 흡착베드(301)에서 산소 토출이 진행될 경우 산소흐름 제어밸브(700)는 제 2 및 제 3 흡착베드(302,303)에만 질소탈착용 산소가 제공되도록 질소탈착용 산소의 흐름을 제어할 수 있고, 자동 모드 운전에 따라 제 2 흡착베드(302)에서 산소 토출이 진행될 경우 산소흐름 제어밸브(700)는 제 1 및 제 3 흡착베드(301,303)에만 질소탈착용 산소가 제공되도록 질소탈착용 산소의 흐름을 제어할 수 있으며, 절전 모드 운전에 따라 제 3 흡착베드(303)에서 산소 토출이 진행될 경우 산소흐름 제어밸브(700)는 제 1 및 제 2 흡착베드(301,302)에만 질소탈착용 산소가 제공되도록 질소탈착용 산소의 흐름을 제어할 수 있다. 따라서 산소흐름 제어밸브(700)는 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303) 각각과 상응하는 산소흐름 제어밸브로 이루어져 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)로 유입되는 질소탈착용 산소의 흐름을 제어할 수 있다.In a specific example, when oxygen is discharged from the first adsorption bed 301 according to the manual mode operation, the oxygen flow control valve 700 provides nitrogen desorption so that oxygen for nitrogen desorption is provided only to the second and third adsorption beds 302 and 303 . It is possible to control the flow of worn oxygen, and when oxygen is discharged from the second adsorption bed 302 according to the automatic mode operation, the oxygen flow control valve 700 is for nitrogen desorption only to the first and third adsorption beds 301 and 303 . It is possible to control the flow of oxygen for nitrogen desorption so that oxygen is provided, and when oxygen is discharged from the third adsorption bed 303 according to the power saving mode operation, the oxygen flow control valve 700 operates the first and second adsorption beds ( 301 and 302) can control the flow of oxygen for nitrogen desorption so that only oxygen for nitrogen desorption is provided. Therefore, the oxygen flow control valve 700 consists of an oxygen flow control valve corresponding to each of the first to third adsorption beds 301, 302, and 303 to control the flow of oxygen for nitrogen desorption flowing into the first to third adsorption beds 301, 302, and 303. can do.

하나의 예시에서, 산소흐름 제어밸브(700)는 구동 모드에 따라 상기 제 1 내지 제 3 흡착 베드 중 어느 두 베드에만 질소탈착용 산소를 제공하도록 하는 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브로 이루어질 수 있다. 이 경우, 프로세서(1000)는 구동 모드에 따라 제 1 내지 제 3 흡착 베드(301,302,303) 중 어느 두베드에만 질소 탈착용 산소를 제공하도록 상기 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브를 제어할 수 있다.In one example, the oxygen flow control valve 700 may include first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption only to any two of the first to third adsorption beds according to the driving mode. have. In this case, the processor 1000 may control the first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption to only any two of the first to third adsorption beds 301 , 302 , and 303 according to the driving mode.

본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 또한, 자동 모드 구현을 위해 외부 환경 조건을 감지하는 복수의 센서를 포함하는 센서부(800)를 포함한다.The oxygen generating device 1 according to the present invention also includes a sensor unit 800 including a plurality of sensors for detecting external environmental conditions to implement an automatic mode.

센서부(800)에는 자동 모드 구현 시 외부 환경 조건을 감지하기 위한 다양한 센서 종류가 포함될 수 있는데, 구체적으로 온도 센서, 습도 센서 및 산소 농도 감지 센서를 포함할 수 있다.The sensor unit 800 may include various types of sensors for detecting external environmental conditions when the automatic mode is implemented, and may specifically include a temperature sensor, a humidity sensor, and an oxygen concentration sensor.

본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 또한 리모트 컨트롤러(2)로부터 제공되는 구동 모드, 토출 산소 순도 및 유량 설정 신호를 수신받는 통신부(900)를 포함한다. 통신부(900)와 리모트 컨트롤러가 통신하는 방식은, 근거리 무선통신 방식 중 어느 하나이면 무관하고 구체적인 통신 방식이 특별히 제한되는 것은 아니다.The oxygen generator 1 according to the present invention also includes a communication unit 900 that receives the driving mode, the discharge oxygen purity, and the flow rate setting signals provided from the remote controller 2 . A communication method between the communication unit 900 and the remote controller is irrelevant as long as any one of short-range wireless communication methods is used, and a specific communication method is not particularly limited.

한편, 본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 통신부(900)가 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신 받은 후 일정 시간이 지난 경우 절전 모드로 자동 전환되도록 설계되어 사용자 부재에 따른 절전 모드로의 자동 전환이 이루어지도록 설계될 수 있다.On the other hand, the oxygen generator 1 according to the present invention is designed to automatically switch to the power saving mode when a predetermined time elapses after the communication unit 900 receives the automatic mode driving signal from the remote controller. Automatic switching can be designed to occur.

구체적으로, 상기 실내용 산소 발생 장치는 통신부(900)가 리모트 컨트롤러(2)로부터 자동 모드 구동 신호를 수신 받은 후 기 설정된 시간이 지난 경우 절전 모드로 자동 전환되도록 설계될 수 있다. 상기 절전 모드로의 자동 전환은, 예를 들면 구동 모드 전환 신호에 의해 해제될 수 있다.Specifically, the indoor oxygen generator may be designed to automatically switch to the power saving mode when a preset time elapses after the communication unit 900 receives the automatic mode driving signal from the remote controller 2 . The automatic switching to the power saving mode may be canceled by, for example, a driving mode switching signal.

본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)의 각 구성은 프로세서(1000)의 제어 하에 동작되고 구현된다.Each component of the oxygen generating device 1 according to the present invention is operated and implemented under the control of the processor 1000 .

구체적으로, 프로세서(1000)는 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드에 따라 구동모드 전환용 분기 밸브(100), 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203), 에어 컴프레서(400), 산소유량 분기밸브(500), 진공펌프(600) 및 산소흐름 제어밸브(700)의 동작을 제어하도록 설계된다.Specifically, the processor 1000 includes a branch valve 100 for switching the driving mode, first to third solenoid valves 201, 202, 203, an air compressor 400, an oxygen flow branch valve ( 500), the vacuum pump 600 and the oxygen flow control valve 700 are designed to control the operation.

프로세서(1000)는 본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)의 각 구성을 제어하는 역할을 수행하는 구성으로서, 각 구성과 전기적 신호로 연결되어 각 구성의 동작 및 구동을 제어할 수 있다.The processor 1000 is a component that controls each component of the oxygen generating device 1 according to the present invention, and is connected to each component by an electrical signal to control the operation and driving of each component.

프로세서(1000)는 또한, 제 1 내지 제 3 흡착베드(301,302,303)의 어느 일단에 위치하고 질소 탈착 효율을 측정할 수 있는 센서로부터 획득되는 질소 탈착 효율 측정 결과에 따라 사용자에게 산소 발생 장치 내 흡착베드(301,302,303)의 교체 주기 알림을 제공할 수 있도록 설계될 수 있다. 상기 교체 주기 알림은, 예를 들면 LED 램프나 음성 알림 등으로 구현될 수 있고, 각 알림 구성은 프로세서(1000)의 제어 하에 구동 및 동작될 수 있다.The processor 1000 is also located at any one end of the first to third adsorption beds 301, 302, and 303, and according to the nitrogen desorption efficiency measurement result obtained from a sensor capable of measuring the nitrogen desorption efficiency, the adsorption bed ( 301,302,303) may be designed to provide a replacement cycle notification. The replacement cycle notification may be implemented as, for example, an LED lamp or a voice notification, and each notification component may be driven and operated under the control of the processor 1000 .

본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 전술한 구성들과 더불어 자동 모드 구현 시 센서부(800)에 의해 감지된 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터와, 절전 모드에 따른 산소 순도 및 유량 데이터의 기 설정값이 저장되어 있는 메모리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Oxygen generator 1 according to the present invention, together with the above-described configuration, when implementing the automatic mode, the discharge oxygen purity and flow data corresponding to the external environmental conditions sensed by the sensor unit 800, and oxygen purity according to the power saving mode and a memory unit (not shown) in which a preset value of flow data is stored.

하나의 예시에서, 본 발명에 따른 산소 발생 장치(1)는 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1000)는 통신부(900)가 상기 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신받는 경우, 센서부(800)에 의해 획득된 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터로 산소가 토출될 수 있도록 구동모드 전환용 분기 밸브(100), 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203), 에어 컴프레서(400), 산소유량 분기밸브(500), 진공펌프(600) 및 산소흐름 제어밸브(700)의 동작을 제어할 수 있다.In one example, the oxygen generating device 1 according to the present invention may further include a memory unit for storing the discharge oxygen purity and flow rate data corresponding to external environmental conditions. In addition, when the communication unit 900 receives the automatic mode driving signal from the remote controller, the processor 1000 discharges oxygen to the discharge oxygen purity and flow rate data corresponding to the external environmental conditions obtained by the sensor unit 800 . branch valve 100 for driving mode switching, first to third solenoid valves 201, 202, 203, air compressor 400, oxygen flow branch valve 500, vacuum pump 600 and oxygen flow control valve 700 ) can be controlled.

상기 메모리부는, 또한 절전 모드 시 토출되는 산소 순도 및 유량 데이터를 추가로 저장할 수 있다. 이 경우, 프로세서(1000)는 통신부(900)가 상기 리모트 컨트롤러로부터 절전 모드 구동 신호를 수신받거나 또는 자동 모드 구동 후 기 설정된 시간이 지나 절전 모드로 전환된 경우, 상기 메모리부에 저장되어 있는 기 설정된 산소 순도 및 유량으로 산소가 토출될 수 있도록 구동모드 전환용 분기 밸브(100), 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(201,202,203), 에어 컴프레서(400), 산소유량 분기밸브(500), 진공펌프(600) 및 산소흐름 제어밸브(700)의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 메모리부에 저장되어 있는 절전 모드 시 토출되는 산소 순도 및 유량 데이터는 사용자에 의해 변경될 수 있다.The memory unit may additionally store oxygen purity and flow rate data discharged in the power saving mode. In this case, when the communication unit 900 receives a power saving mode driving signal from the remote controller or is switched to a power saving mode after a preset time has elapsed after driving in an automatic mode, the preset stored in the memory unit The branch valve 100 for switching the driving mode, the first to third solenoid valves 201, 202, 203, the air compressor 400, the oxygen flow branch valve 500, the vacuum pump 600 so that oxygen can be discharged with oxygen purity and flow rate ) and the operation of the oxygen flow control valve 700 can be controlled. Meanwhile, the oxygen purity and flow rate data stored in the memory unit during the power saving mode may be changed by the user.

전술한 산소 발생 장치(1)는 사용자의 제어 하에 상기 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드 전환 신호를 제공하는 리모트 컨트롤러(2)에 의해 제어된다.The above-described oxygen generating device 1 is controlled by a remote controller 2 providing the manual mode, automatic mode or power saving mode switching signal under the control of the user.

이상에서, 본 발명에 따른 산소 발생 장치 및 이를 제어하는 리모트 컨트롤러를 포함하는 산소 발생 시스템을 상세한 설명과 도면을 예시로 들어 구체적으로 설명하였지만, 이는 본 발명에 따른 일례에 불과할 뿐, 상기 예시들이 본 발명의 기술적 사상 내지는 권리범위를 제한하지 아니함을 물론이고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 위 예시들을 기초로 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the oxygen generating system including the oxygen generating device according to the present invention and the remote controller for controlling the same has been described in detail with reference to the detailed description and drawings, but this is only an example according to the present invention, and the examples are Of course, the technical spirit or scope of the invention is not limited, and a person of ordinary skill in the art can make various changes and modifications based on the above examples within the scope without departing from the technical spirit of the present invention.

1 : 산소 발생 장치
2 : 리모트 컨트롤러
100 : 구동모드 전환용 분기 밸브
200 : 솔레노이드 밸브
201,202,203 : 제 1,2,3 솔레노이드 밸브
300 : 흡착베드
301,302,303 : 제 1,2,3 흡착베드
3011 : 제 1 영역
3012 : 제 2 영역
3013 : 제올라이트계 멤브레인
400 : 에어 컴프레서
500 : 산소유량 분기 밸브
600 : 진공펌프
700 : 산소흐름 제어밸브
800 : 센서부
900 : 통신부
1000 : 프로세서
1100 : 산소유량 조절부
1200 : 외부유입 공기 유량 조절부
1: Oxygen generator
2: remote controller
100: branch valve for driving mode switching
200: solenoid valve
201,202,203: 1st, 2nd, 3rd solenoid valve
300: adsorption bed
301,302,303: first, second, and third adsorption beds
3011: first area
3012: second area
3013: zeolite-based membrane
400: air compressor
500: oxygen flow branch valve
600: vacuum pump
700: oxygen flow control valve
800: sensor unit
900: communication department
1000 : processor
1100: oxygen flow control unit
1200: external inflow air flow control unit

Claims (10)

통신부를 매개로 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 신호를 수신 받는 산소 발생 장치 및 상기 산소 발생 장치에 신호를 제공하는 리모트 컨트롤러를 포함하는 산소 발생 시스템으로서,
상기 산소 발생 장치는,
외부유입 공기로부터 질소를 선택적으로 필터링하여 산소를 토출하도록 설계되고, 상기 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 신호에 따라 산소 토출 유량 및 순도 조절이 가능한 수동 모드, 외부 환경을 감지하여 자동으로 산소 토출 유량 및 순도를 조절하는 자동 모드 또는 기 설정된 산소 토출 유량 및 순도로 운전되는 절전 모드의 선택적 운전이 가능하고,
외부유입 공기로부터 수분을 필터링하는 공기필터를 통과한 외부유입 공기를 작동 모드에 따라 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브 중 어느 하나로 분기시키는 구동모드 전환용 분기 밸브;
제 1 내지 제 3 흡착 베드에 유입되는 외부유입 공기의 유량을 각각 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브;
제 1 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 1 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 0.90 내지 1.10의 범위 내에 있는 LSX(low silica X)에 리튬 이온을 이온 교환하여 형성되고 Li와 Al의 몰비(Li/Al)가 0.65 내지 0.95의 범위 내에 있는 제 1 제올라이트가 충전된 제 1 영역; 상기 제 1 영역의 후단에 위치하고 상기 제 1 제올라이트에 칼슘 이온을 이온 교환하여 형성되고 Ca와 Al의 몰비(Ca/Al)가 0.25 내지 0.45의 범위 내에 있는 제 2 제올라이트가 충전된 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 물리적으로 구획하되 상기 제 1 영역에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 상기 제 2 영역으로 이동하거나 상기 제 2 영역에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 상기 제 1 영역으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인을 포함하는 제 1 흡착베드;
제 2 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 2 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.60 내지 0.90의 범위 내에 있는 제 3 제올라이트가 충전된 제 2 흡착베드;
제 3 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제 3 흡착 베드로서, Si와 Al의 몰비(Si/Al)가 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있는 NaX 제올라이트에 칼륨 이온을 이온 교환하여 형성되고 K와 Al의 몰비(K/Al)가 0.30 내지 0.60의 범위 내에 있는 제 4 제올라이트가 충전된 제 3 흡착베드;
상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 산소를 공급받아 외부로 토출하는 산소 토출부 및 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부를 포함하는 에어 컴프레서;
상기 에어 컴프레서의 산소 토출부로부터 토출되는 산소를 질소탈착용 산소와 외부토출용 산소로 분기하도록 설계된 산소유량 분기밸브;
상기 산소유량 분기밸브에 의해 분기된 질소탈착용 산소를 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 가압 제공하는 진공펌프;
상기 진공 펌프에서 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되는 질소탈착용 산소가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 두 베드에만 제공되도록 상기 질소탈착용 산소의 흐름을 제어하는 산소흐름 제어밸브;
자동 모드 구현을 위해 외부 환경 조건을 감지하는 복수의 센서를 포함하는 센서부;
상기 리모트 컨트롤러로부터 제공되는 구동 모드, 토출 산소 순도 및 유량 설정 신호를 수신받는 통신부; 및
수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드에 따라 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어하도록 설계된 프로세서를 포함하고,
상기 리모트 컨트롤러는,
사용자의 제어 하에 상기 수동 모드, 자동 모드 또는 절전 모드 전환 신호를 상기 산소 발생 장치로 제공하는 산소 발생 시스템.
An oxygen generating system comprising an oxygen generating device receiving a signal provided from a remote controller via a communication unit, and a remote controller providing a signal to the oxygen generating device,
The oxygen generator is
It is designed to discharge oxygen by selectively filtering nitrogen from external air, and it is a manual mode in which the oxygen discharge flow rate and purity can be adjusted according to the signal provided from the remote controller. Selective operation of automatic mode to control or power saving mode operated with preset oxygen discharge flow rate and purity is possible,
a branch valve for switching the driving mode that branches externally introduced air that has passed through an air filter that filters moisture from externally introduced air to any one of the first to third solenoid valves according to the operating mode;
first to third solenoid valves respectively controlling the flow rate of external air introduced into the first to third adsorption beds;
As a first adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the first solenoid valve, lithium in low silica X (LSX) having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 0.90 to 1.10 a first region filled with a first zeolite formed by ion exchange of ions and having a molar ratio of Li and Al (Li/Al) in the range of 0.65 to 0.95; a second region located at the rear end of the first region and filled with a second zeolite formed by ion-exchanging calcium ions with the first zeolite and having a Ca/Al molar ratio (Ca/Al) in the range of 0.25 to 0.45; and physically partitioning the first region and the second region, wherein the first zeolite positioned in the first region moves to the second region or the second zeolite positioned in the second region moves to the first region a first adsorption bed comprising a zeolite-based membrane for controlling movement to;
As a second adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the second solenoid valve, potassium ions are ion-exchanged into NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50 a second adsorbent bed formed by the above and filled with a third zeolite having a K to Al molar ratio (K/Al) in the range of 0.60 to 0.90;
As a third adsorption bed that selectively adsorbs nitrogen in external air introduced through the third solenoid valve, potassium ions are ion-exchanged into NaX zeolite having a molar ratio of Si and Al (Si/Al) in the range of 1.20 to 1.50 a third adsorption bed formed by the above and filled with a fourth zeolite having a K to Al molar ratio (K/Al) in the range of 0.30 to 0.60;
an air compressor including an oxygen discharging unit receiving oxygen from the first to third adsorption beds and discharging to the outside, and a nitrogen discharging unit receiving nitrogen desorbed from the first to third adsorption beds and discharging to the outside;
an oxygen flow branch valve designed to branch oxygen discharged from the oxygen discharge unit of the air compressor into oxygen for nitrogen desorption and oxygen for external discharge;
a vacuum pump that pressurizes oxygen for nitrogen desorption branched by the oxygen flow branch valve in the direction of the first to third adsorption beds;
An oxygen flow control valve for controlling the flow of oxygen for nitrogen desorption so that oxygen for nitrogen desorption provided in the direction of the first to third adsorption beds from the vacuum pump is provided only to any two beds of the first to third adsorption beds ;
a sensor unit including a plurality of sensors for detecting external environmental conditions to implement an automatic mode;
a communication unit receiving the driving mode, the discharge oxygen purity, and the flow rate setting signals provided from the remote controller; and
Controls the operation of the branch valve for switching the driving mode, the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve according to manual mode, automatic mode or power saving mode a processor designed to
The remote controller is
An oxygen generating system that provides the manual mode, automatic mode, or power saving mode switching signal to the oxygen generator under the control of a user.
제 1항에 있어서,
상기 프로세서는,
리모트 컨트롤러부터 수동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 1 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어하고,
리모트 컨트롤러부터 자동 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 2 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어하며,
리모트 컨트롤러부터 절전 모드 동작 신호를 수신한 경우 제 3 솔레노이드 밸브로 외부유입 공기가 유입되도록 구동모드 전환용 분기 밸브를 제어하는 산소 발생 시스템.
The method of claim 1,
The processor is
When the manual mode operation signal is received from the remote controller, the branch valve for switching the drive mode is controlled so that external air flows into the first solenoid valve,
When the automatic mode operation signal is received from the remote controller, the branch valve for switching the drive mode is controlled so that external air flows into the second solenoid valve,
Oxygen generation system that controls the branch valve for switching the drive mode so that external air flows into the third solenoid valve when receiving the power saving mode operation signal from the remote controller.
제 2항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 제올라이트는 각각,
직경이 1.5 mm 내지 5.0 mm의 범위 내에 있고, 미세 기공이 3Å 내지 10 Å의 범위 내에 있는 산소 발생 시스템.
3. The method of claim 2,
The first to fourth zeolites are each,
An oxygen generating system having a diameter in the range of 1.5 mm to 5.0 mm and micropores in the range of 3 Å to 10 Å.
제 2항에 있어서,
상기 제 1 제올라이트는,
상기 제 2 제올라이트보다 상대적으로 큰 직경과 작은 미세 기공을 가지는 산소 발생 시스템.
3. The method of claim 2,
The first zeolite is
An oxygen generating system having a relatively larger diameter and smaller micropores than the second zeolite.
제 1항에 있어서,
상기 제올라이트계 멤브레인은,
FAU 제올라이트, MFI 제올라이트, CHA 제올라이트, DDR 제올라이트 및 MWW 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 성분을 포함하는 메조포러스 멤브레인인 산소 발생 시스템.
The method of claim 1,
The zeolite-based membrane,
A mesoporous membrane oxygen generating system comprising any one component selected from the group consisting of FAU zeolite, MFI zeolite, CHA zeolite, DDR zeolite and MWW zeolite.
제 1항에 있어서,
상기 산소흐름 제어밸브는,
구동 모드에 따라 상기 제 1 내지 제 3 흡착 베드 중 어느 두 베드에만 질소탈착용 산소를 제공하도록 하는 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브로 이루어지고,
상기 프로세서는,
구동 모드에 따라 상기 제 1 내지 제 3 흡착 베드 중 어느 두베드에만 질소 탈착용 산소를 제공하도록 상기 제 1 내지 제 3 산소흐름 제어밸브를 제어하는 산소 발생 시스템.
The method of claim 1,
The oxygen flow control valve,
Consists of first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption only to any two of the first to third adsorption beds according to the driving mode,
The processor is
An oxygen generating system for controlling the first to third oxygen flow control valves to provide oxygen for nitrogen desorption to only any two of the first to third adsorption beds according to a driving mode.
제 1항에 있어서,
상기 센서부는,
온도 센서, 습도 센서 및 산소 농도 감지 센서를 포함하는 산소 발생 시스템.
The method of claim 1,
The sensor unit,
An oxygen generation system comprising a temperature sensor, a humidity sensor and an oxygen concentration sensor.
제 1항에 있어서,
상기 산소 발생 장치는,
외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신받는 경우, 상기 센서부에 의해 획득된 외부 환경 조건과 상응하는 토출 산소 순도 및 유량 데이터로 산소가 토출될 수 있도록 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어하는 산소 발생 시스템.
The method of claim 1,
The oxygen generator is
Further comprising a memory unit for storing the discharge oxygen purity and flow rate data corresponding to external environmental conditions,
The processor is
When the communication unit receives the automatic mode driving signal from the remote controller, the branch valve for switching the driving mode so that oxygen can be discharged with the discharge oxygen purity and flow rate data corresponding to the external environmental conditions obtained by the sensor unit; An oxygen generating system for controlling operations of the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve.
제 8항에 있어서,
상기 산소 발생 장치는,
상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 자동 모드 구동 신호를 수신 받은 후 기 설정된 시간이 지난 경우 절전 모드로 자동 전환되도록 설계되는 산소 발생 시스템.
9. The method of claim 8,
The oxygen generator is
Oxygen generating system designed to automatically switch to the power saving mode when a preset time elapses after the communication unit receives the automatic mode driving signal from the remote controller.
제 9항에 있어서,
상기 메모리부는,
절전 모드 시 토출되는 산소 순도 및 유량 데이터를 추가로 저장하고,
상기 프로세서는,
상기 통신부가 상기 리모트 컨트롤러로부터 절전 모드 구동 신호를 수신받거나 또는 자동 모드 구동 후 기 설정된 시간이 지나 절전 모드로 전환된 경우, 상기 메모리부에 저장되어 있는 기 설정된 산소 순도 및 유량으로 산소가 토출될 수 있도록 상기 구동모드 전환용 분기 밸브, 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 에어 컴프레서, 상기 산소유량 분기밸브, 상기 진공펌프 및 상기 산소흐름 제어밸브의 동작을 제어하는 산소 발생 시스템.
10. The method of claim 9,
The memory unit,
It additionally stores the oxygen purity and flow rate data discharged during power saving mode,
The processor is
When the communication unit receives a power saving mode driving signal from the remote controller or is converted to a power saving mode after a preset time has elapsed after driving in an automatic mode, oxygen may be discharged at a preset oxygen purity and flow rate stored in the memory unit. An oxygen generating system for controlling the operation of the branch valve for switching the driving mode, the first to third solenoid valves, the air compressor, the oxygen flow branch valve, the vacuum pump, and the oxygen flow control valve.
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