KR102483358B1 - 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치 - Google Patents
다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 100m2 이상의 장소에서 일정 유량 이상으로 고순도 산소를 지속 토출할 수 있고, 또한, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 개별적 교체가 가능한 산소 발생기가 다단 병렬 구조로 복수개 설치되어 구조 설비의 설치 및 분해가 간단하고 유지 보수가 쉽다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 100m2 이상의 장소에서 일정 유량 이상으로 고순도 산소를 지속 토출할 수 있고, 또한, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 개별적 교체가 가능한 산소 발생기가 다단 병렬 구조로 복수개 설치되어 구조 설비의 설치 및 분해가 간단하고 유지 보수가 쉽다.
Description
본 발명은 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 가정 또는 사업장 등 일정 규모 수준 이상의 장소에서 구동 가능하고, 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착베드 재생 모드가 순환적으로 이루어지는 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 것이다.
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.
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.
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.
한편, 최근 들어 고순도 산소를 환자 등에 지속적으로 제공하여 인체의 면역력과 활력을 회복할 수 있다는 것이 각종 연구를 통해 입증되고 있고, 이는 산소 치료 요법의 형태로 가정 내에서도 이루어지고 있으며, 이에 따라 100m2 이상의 가정이나 사업장 등의 장소에서 대유량의 고순도 산소를 토출하는 중대형 산소 발생 장치에 대한 산업적 필요성은 지속 성장하고 있다.
그러나, 현재의 기술 수준으로는 고순도 산소를 대유량으로 균일하게 토출하는 것에는 어려움이 있고, 고순도 산소를 토출하기 위한 장비가 지나치게 큰 면적을 차지함에 따라 도입에 실질적인 어려움이 있으며, 비용적 측면에서도 많은 제약이 따르는 것이 현실이다.
따라서, 크기가 지나치게 크지 않으면서 일정 규모 이상의 장소에서 대유량의 고순도 산소를 지속적으로 토출할 수 있고, 또한 유지보수 및 관리가 용이한 중대형 고순도 산소 발생 장치에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 가정 내 혹은 일정 규모 이상의 사업장 등의 장소에서 고순도 산소를 일정 유량 이상으로 지속 토출할 수 있도록 설계된 고순도 중대형 산소 발생 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 지나치게 큰 면적을 차지하지 아니하면서 유지 보수 및 관리가 용이하도록 설계된 고순도 중대형 산소 발생 장치를 제공한다.
본 발명은 300 내지 500L/min 유량의 산소를 실시간 토출하도록 설계되고, 산소 탱크 내 산소를 저장하는 산소 저장 모드, 상기 산소 탱크 내 저장된 산소를 토출하는 산소 토출 모드 및 산소 발생기 내 흡착 베드를 재생시키는 흡착 베드 재생 모드를 순차적으로 반복 수행하는 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 것이다.
상기 고순도 중대형 산소 발생 장치는 소정의 높이 및 너비를 가지고 높이 방향으로 다단 구조가 형성된 메인 프레임; 상기 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최하단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기가 복수개 위치하는 제 1 단부; 상기 제 1 단부의 상단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기가 복수개 위치하는 제 2 단부; 상기 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최상단에 위치하여 상기 제 1 및 제 2 단부 내 산소 발생기로부터 토출되는 산소를 저장하고 저장된 산소를 외부로 토출하도록 설계되는 제 1 및 제 2 산소 탱크; 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크 사이를 연결하는 산소 탱크 연결 라인; 상기 산소 탱크 연결 라인 상에 위치하고, 상기 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 개방되어 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 조절하고, 상기 흡착 베드 재생 모드의 구동 시 폐쇄되어 상기 제 1 산소 탱크 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로 이용되도록 조절하는 산소 흐름 조절 밸브; 상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 메인 컴프레서; 상기 메인 컴프레서의 후단에 위치하여 고순도 산소 내 잔존 미세먼지 및 수분을 제거하는 다층 필터; 상기 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따라 산소 발생기, 제 1 및 제 2 산소 탱크, 메인 컴프레서 및 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하는 프로세서; 및 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 방식이나 구동 시간 및 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 외부로 토출되는 산소의 순도 및 유량을 포함하는 구동 조건을 사용자가 설정할 수 있도록 설계된 조작부;를 포함한다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기 각각은, 외부유입 공기 내 수분 및 미세먼지를 제거하는 에어필터; 상기 에어필터를 통과하여 흡착 베드로 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브; 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡수하는 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 각각 포함하는 제 1 내지 제 3 흡착베드; 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 산소를 공급받아 상기 메인 컴프레서로 토출하는 산소 토출부 및 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부를 포함하는 서브 컴프레서; 상기 산소 토출 모드 시 상기 서브 컴프레서의 산소 토출부로부터 토출되는 산소 중 일부가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되도록 하는 산소 유량 분기 밸브; 산소 토출 모드 시 상기 산소 유량 분기 밸브를 통해 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되는 산소가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 한 베드에만 제공되도록 산소 흐름을 제어하는 산소 흐름 제어부; 및 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간 감지하는 센서부;를 포함한다. 또한, 상기 프로세서는 산소 저장 모드 시 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 모두가 고순도 산소를 생성하도록 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 서브 컴프레서, 상기 산소 유량 분기 밸브 및 상기 산소 흐름 제어부의 동작을 제어하고, 산소 토출 모드 시 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 두 베드만이 고순도 산소를 생성하고 나머지 한 베드는 질소 퍼징에 의해 재생되도록 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 서브 컴프레서, 상기 산소 유량 분기 밸브 및 상기 산소 흐름 제어부의 동작을 제어한다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 및 제 2 단부 각각에는 4 내지 10개의 산소 발생기가 위치할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크는 상기 산소 탱크 연결 라인과 직교하여 병렬 배치되고, 상기 제 1 산소 탱크는 전단에 산소 유입구를 포함하고 상기 제 2 산소 탱크는 끝단에 산소 유출구를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 중대형 산소 발생 장치는 상기 산소 유입구를 통해 유입된 산소가 상기 산소 유출구를 통해 외부로 유출되는 구조를 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 메인 컴프레서는 상기 제 1 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 제 1 컴프레서; 및 상기 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 제 2 컴프레서로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 컴프레서는 제 2 컴프레서 대비 높은 압력으로 산소를 가압 이송할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 다층 필터는 수분 제거 필터; 및 상기 수분 제거 필터의 후단에 위치하는 미세먼지 제거 필터를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 프로세서는 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 상기 산소 흐름 조절 밸브가 개방되어 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 상기 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하고, 흡착 베드 재생 모드 시 상기 산소 흐름 조절 밸브가 폐쇄되어 상기 제 1 산소 탱크 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로서 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 유입되도록 상기 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 또한, 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간으로 감지하는 산소 순도 유량 감지 메인 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서는 상기 산소 발생기 내 센서부에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만이거나 상기 산소 순도 유량 감지 센서에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만인 경우 알람 신호를 제공하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 또한, 구동 모드 동작 현황, 상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기 각각으로부터 토출되는 산소 유량과 순도, 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 외부로 토출되는 산소의 유량과 순도, 외기 온도, 습도 및 외부 산소 농도를 포함하는 운전 정보를 실시간으로 제공하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 또한, 산소 발생 장치의 설치 장소에 따른 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량의 맞춤 설정값이 저장되어 있는 메모리부;를 더 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 프로세서는 사용자가 상기 조작부를 통해 구동 조건을 자동 설정으로 하는 경우, 상기 메모리부에 기 설정되어 있는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량에 따라 산소 발생 장치가 구동되도록 제 1 및 제 2 산소 탱크, 메인 컴프레서 및 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 100m2 이상의 장소에서 일정 유량 이상으로 고순도 산소를 지속 토출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 개별적 교체가 가능한 산소 발생기가 다단 병렬 구조로 복수개 설치되어 구조 설비의 설치 및 분해가 간단하고 유지 보수가 쉽다.
또한, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드가 순환적으로 이루어짐으로써 토출 산소의 순도 및 유량 균일성 등이 우수하고, 나아가 장기 사용성이 뛰어나다.
물론, 본 발명의 효과가 상기 언급한 범위 내로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 정면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치의 일 동작 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기 내 구조 및 공기 흐름을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 산소 발생기 내 제 1 흡착베드의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 일 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 산소 흐름 조절 밸브에 의해 각 모드별 산소의 흐름이 조절되는 모습을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 산소 흐름 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 후면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치의 일 동작 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기 내 구조 및 공기 흐름을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 산소 발생기 내 제 1 흡착베드의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 일 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 산소 흐름 조절 밸브에 의해 각 모드별 산소의 흐름이 조절되는 모습을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 산소 흐름 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 후면 사시도이다.
이하, 본 발명에 대하여, 도면 및 예시를 들어 보다 구체적으로 설명한다.
본 명세서에서, 단수의 표현은 달리 명시하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
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.
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.
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.
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.
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.
본 명세서에서 제시하는‘밸브’ 혹은 ‘부’는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작이 제어될 수 있다.
본 명세서에서 용어 ‘산소 저장 모드’는 산소 발생기로부터 고순도 산소를 생성한 후 산소 탱크에 저장하는 모드를 의미하는 것으로 산소 탱크 내에 산소 압력이 기 설정 압력 이상으로 유지될 때까지 외부로 산소를 토출하지 아니하고 저장하는 모드를 의미한다.
본 명세서에서 용어 ‘산소 토출 모드’는 산소 발생기로부터 생성되는 고순도 산소가 산소 탱크를 거쳐 외부로 지속 토출되는 모드를 의미하는 것으로 300 내지 500L/min의 유량으로 고순도 산소가 실시간으로 토출되는 모드를 의미한다.
본 명세서에서 용어 ‘흡착 베드 재생 모드’는 산소 발생기로부터 산소를 생성하지 아니하고 산소 탱크 내 산소를 이용하여 산소 발생기 내 흡착 베드를 재생하는 모드를 의미한다.
본 발명은 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 100m2 이상의 공간, 예를 들어 가정 또는 사업장 등과 같은 일정 규모 이상의 공간에 설치되어 구동되는 것으로서, 개별적 산소 발생기로부터 흡입되는 외부유입 공기로부터 고순도 산소를 추출 혹은 분리하는 RVSA 방식의 산소 발생기를 다단 병렬 구조로 포함한다.
일반적인 대용량 산소 발생 장치의 경우, 대용량의 단일 질소 흡착베드에 공기를 흡착시켜 고순도 산소 생성한 후, 이를 토출하는 방식을 채택하는데, 이러한 구조의 대용량 산소 발생 장치는 단일 질소 흡착 베드에서의 흡착효율 저하에 따라 산소 토출 순도가 저하되는 문제가 발생하기 쉽고, 흡착 베드 교체 시 산소 토출을 일시적으로 멈춰야 하는 등 장비 교체 효율성 측면에서 많은 단점이 있다. 또한, 대용량 산소 발생 장치의 경우, 일정 순도 이상의 산소를 일정 유량으로 지속 토출하는 것이 기술적으로 매우 어려운 측면이 있다.
이에, 본 발명자는 다단 병렬 구조로 설치되어 개별적 교체가 가능한 고순도 산소 발생기 각각으로부터 고순도 산소를 생성한 후, 산소 탱크에 상기 고순도 산소를 저장하여 토출하는 방식을 채택함으로써, 대용량의 산소 토출 장치에 있어서 발생할 수 있는 상기 단점들을 극복하고자 하였다.
또한, 본 발명자는 균일한 순도의 산소를 지속 토출 가능하게 하기 위해, 운전 초기 산소 탱크 내 산소를 축적하는 산소 저장 모드, 고순도 산소를 300 내지 500 L/min의 유량으로 균일하게 토출하는 산소 토출 모드 및 토출 산소 순도 저하를 방지하기 위한 흡착 베드 재생 모드가 순환적으로 이루어지도록 고순도 산소 발생 장치를 설계함으로써 상기 단점들을 극복하고자 하였다.
나아가, 본 발명자는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따라 산소 발생기 내에 있는 흡착 베드의 산소 생성 내지는 재생을 개별적으로 제어함으로써 산소 토출 효율성을 극대화하고자 하였다.
도 1에는 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치에 대한 일 정면 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치의 일 동작 블록도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 300 내지 500L/min 유량의 산소를 실시간 토출하도록 설계되고, 산소 탱크 내 산소를 저장하는 산소 저장 모드, 상기 산소 탱크 내 저장된 산소를 토출하는 산소 토출 모드 및 산소 발생기 내 흡착 베드를 재생시키는 흡착 베드 재생 모드를 순차적으로 반복 수행한다. 즉, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 사용자가 조작부(110)를 매개로 입력하는 구동 조건에 따라 프로세서(100)의 제어 하에 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 또는 흡착 베드 재생 모드를 순환적으로 수행하는 특징을 가진다.
도 1은 참조하여 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치의 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 메인 프레임(10); 제 1 단부(20); 제 2 단부(30); 제 1 및 제 2 산소 탱크(40,50); 산소 탱크 연결 라인(60); 산소 흐름 조절 밸브(70); 메인 컴프레서(80); 다층 필터(90); 프로세서(100); 및 조작부(110)를 포함한다.
메인 프레임(10)은 소정의 높이 및 너비를 가지고 높이 방향으로 다단 구조가 형성되고 각 프레임에 의해 형성된 개별 단에는 산소 발생기(1000)를 위치한다.
메인 프레임(10)의 높이 및 너비는 각 단에 위치하는 산소 발생기(1000)의 개수에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들면 메인 프레임(10)은 가로가 1 내지 5m의 범위 내에 있고, 세로가 1 내지 5m의 범위 내에 있는 직사각형 혹은 정사각형의 평면 프레임; 및 상기 평면 프레임 상에 위치하는 1 내지 3m의 높이를 가지는 수직 프레임;을 포함하는 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
메인 프레임(10)의 재질이나 소재 또한 특별히 제한되는 것은 아니고, 금속재, 합성수지재 혹은 이들의 결합으로 이루어질 수 있다.
제 1 단부(20) 및 제 2 단부(30)는 각각 복수개의 고순도 산소 발생기(1000)가 위치하는 공간을 의미하는데, 구체적으로, 제 1 단부(20)는 상기 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최하단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기(1000)가 복수개 위치하는 공간이고, 제 2 단부(30)는 제 1 단부(20)의 상단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기(1000)가 복수개 위치하는 공간이다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000)는 전체적으로 병렬 배치되어 있는 구조를 가지는데, 제 1 및 제 2 단부(20,30) 각각에 위치하는 산소 발생기(1000)는 각 단에서 일렬 혹은 병렬로 배치되어 있을 수 있다.
비록 도 1에는 제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 각각 4개의 산소 발생기(1000)가 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이는 본 발명에 따른 일례에 불가할 뿐, 개별 단부에 위치하는 산소 발생기(1000)의 개수가 4 개로 제한되는 것은 아닐 뿐더러 각 단부에 위치하는 산소 발생기(1000)의 개수가 동일할 필요 또한 없다.
구체적인 예시에서, 제 1 및 제 2 단부(20, 30) 각각에는 4 내지 10개의 산소 발생기가 위치할 수 있고, 각 단부에 위치하는 산소 발생기는 직렬 혹은 병렬로 배치되어 있을 수 있다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 개별 산소 발생기(1000)는 외부유입 공기를 흡입하여 고순도 산소를 생성하는 RVSA 방식의 산소 발생기이다.
도 3에는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000)의 일 구조가 도시되어 있다.
도 3을 참조하여, 산소 발생기(1000)의 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 산소 발생기(1000)는 외부유입 공기 내 수분 및 미세먼지를 제거하는 에어필터(1001); 에어필터(1001)를 통과하여 흡착 베드로 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004); 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡수하는 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(1005a, 1006a, 1007a); 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)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(1005b, 1006b, 1007b); 및 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)과 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)으로 이동하거나 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)을 각각 포함하는 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007); 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 산소를 공급받아 메인 컴프레서(80)로 토출하는 산소 토출부(1008a) 및 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부(1008b)를 포함하는 서브 컴프레서(1008); 산소 토출 모드 시 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)로부터 토출되는 산소 중 일부가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되도록 하는 산소 유량 분기 밸브(1009); 산소 토출 모드 시 산소 유량 분기 밸브(1009)를 통해 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되는 산소가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 중 어느 한 베드에만 제공되도록 산소 흐름을 제어하는 산소 흐름 제어부(1010); 및 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간 감지하는 센서부(1011);를 포함한다.
에어 필터(1001)는 외부유입 공기로부터 수분을 필터링하는데, 상기 에어필터는 또한, 헤파필터와 같이 미세먼지 혹은 초미세먼지를 필터링하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)로 유입되는 외부유입 공기는 수분이나 미세먼지 혹은 초미세먼지 같은 오염물질에 제거된 공기일 수 있다.
제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)는 각각 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로 구동 모드에 따라 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 역할을 수행하는 구성으로서, 산소 저장 모드의 경우 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)는 모두 개방되어 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로 에어필터(1001)를 통과한 외부유입 공기를 유입시키고, 산소 토출 모드의 경우 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004) 중 어느 두 벨브만이 개방되어 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 중 어느 두 베드로 에어필터(1001)를 통과한 외부유입 공기를 유입시키며, 흡착 베드 재생 모드의 경우 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)는 모두 폐쇄되어 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로 외부유입 공기가 유입되지 않도록 한다.
제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)는 각각 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002, 1003, 1004)를 통과하여 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡착하는 제올라이트를 포함한다.
본 발명에 따른 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)은 모두 동일한 구조 및 제올라이트를 포함하는 베드로서 높은 유량의 산소를 고순도로 토출하기 위한 구조를 가진다.
보다 구체적으로, 제 1 흡착베드 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)는, 도 4에 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(1005a, 1006a, 1007a); 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)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(1005b, 1006b, 1007b); 및 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)과 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)으로 이동하거나 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)으로 이동하는 것을 제어하는 제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)을 포함한다.
제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)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.
구체적으로, 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)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.
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.
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.
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.
제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)은, 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)의 후단에 위치하는 영역으로써, 전단에 위치하는 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a) 대비 더 높은 질소 흡착율을 가지는 제올라이트가 위치하여 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 끝단의 산소 순도를 향상시키는 역할을 수행하는 영역이다.
구체적으로, 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)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.
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.
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.
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.
제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a) 및 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)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.
하나의 예시에서, 상기 제 1 제올라이트는 상기 제 2 제올라이트보다 큰 직경을 가지고, 상기 제 2 제올라이트보다 작은 미세 기공을 가질 수 있다.
상기와 같이, 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a) 및 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)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.
한편, 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)은 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b) 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.
보다 구체적으로, 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)은 제 1 흡착베드 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 전체 길이 대비 20 % 내지 45% 또는 20% 내지 40%에 해당하는 영역을 차지할 수 있다.
제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)과 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)의 사이에는 상기 각 영역을 물리적으로 구분하는 제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)이 위치한다.
제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)은 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)과 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)을 물리적으로 구획하되 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)에 위치하는 상기 제 1 제올라이트가 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)으로 이동하거나 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b)에 위치하는 상기 제 2 제올라이트가 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)으로 이동하는 것을 제어하는 역할을 수행한다.
제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)은 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)의 제 1 영역(1005a, 1006a, 1007a)과 제 2 영역(1005b, 1006b, 1007b) 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.
하나의 예시에서, 제올라이트계 멤브레인(1005c, 1006c, 1007c)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.
외부유입 공기가 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)을 통과하면 질소가 제거된 고산소가 토출되고, 이는 질소 탈착 공정에서 의해 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 토출되는 질소와 함께 서브 컴프레서(1008)로 흡입된다.
서브 컴프레서(1008)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 산소를 흡입하여 외부로 토출하는 산소 토출부(1008a) 및 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 탈착되는 질소를 흡입하여 외부로 토출하는 질소 토출부(1008b)를 포함한다.
서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)는 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 각각으로부터 고순도 산소를 흡입하여 소정 유량 및 소정 농도의 산소를 메인 컴프레서(80)로 토출하고, 서브 컴프레서(1008)의 질소 토출부(1008b)는 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007)로부터 탈착되는 질소를 흡입하여 외부로 토출한다. 서브 컴프레서(1008)의 질소 토출부(1008b) 후단에는, 예를 들면 토출되는 질소에 의해 발생하는 소음을 줄이기 위한 사일런서(sliencer)가 위치할 수 있다.
또한, 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a) 후단에는 상기 산소 토출 모드 시 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)로부터 토출되는 산소 중 일부가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되도록 하는 산소 유량 분기밸브(1009)가 위치한다.
산소유량 분기밸브(1009)는 구동 모드에 따라 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)로부터 토출되는 산소를 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공하는 역할을 하는 구성으로서, 프로세서(100)의 제어 하에 동작되어 분기 시간 및 분기 유량 등이 조절될 수 있다.
구체적으로, 산소 저장 모드 시 산소 유량 분기밸브(1009)는 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)로부터 토출되는 산소가 전량 메인 컴프레서(80)로 토출될 수 있도록 프로세서(100)에 의해 제어되고, 산소 토출 모드 시 산소 유량 분기밸브(1009)는 서브 컴프레서(1008)의 산소 토출부(1008a)로부터 토출되는 산소 중 일부가 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되도록 프로세서(100)에 의해 제어되며, 흡착 베드 재생 모드 시 산소 유량 분기밸브(1009)는 메인 컴프레서(80)로부터 제공되는 산소가 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되도록 프로세서(100)에 의해 제어될 수 있다.
산소 토출 모드 시 산소 유량 분기 밸브(1009)를 통해 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되는 산소는 산소 흐름 제어부(1010)에 의해 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 중 어느 한 베드에만 유입된다.
즉, 산소 흐름 제어부(1010)는 산소 토출 모드 시 산소 유량 분기 밸브(1009)를 통해 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되는 산소가 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 중 어느 한 베드에만 제공되도록 산소 흐름을 제어하는 구성이다.
구체적으로, 산소 흐름 제어부(1010)는 제 1 흡착베드(1005), 제 2 흡착베드(1006) 또는 제 3 흡착베드(1007) 방향으로 산소를 분기할 수 있도록 설계된 분기 라인 및 각 분리 라인으로 산소가 유입되는 것을 제어하는 제어 밸브를 포함할 수 있고, 상기 제어 밸브는 산소 토출 모드 시 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되는 산소가 제 1 흡착베드(1005), 제 2 흡착베드(1006) 또는 제 3 흡착베드(1007)에만 제공되도록 산소 흐름을 제어할 수 있다.
한편, 흡착 베드 재생 모드에서는 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제 1 산소 탱크(40)에 저장되어 있던 고순도 산소가 모두 제공되어야 하므로, 산소 흐름 제어부(1010)는 흡착 베드 재생 모드 시 제 1 산소 탱크(40)에 저장되어 있던 산소로서 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 제공되는 산소가 제 1 흡착베드(1005), 제 2 흡착베드(1006) 및 제 3 흡착베드(1007)에 모두 제공되도록 산소 흐름을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 산소 토출 모드 시에 산소 발생기(1000) 내 세 개의 흡착 베드 중 2개의 흡착베드만을 구동시키고 나머지 1개의 베드는 질소 퍼징시키는 방식을 채택함으로써 산소 발생기(1000)의 과부하에 따른 내구성, 장기 사용성 저하 및 그에 따른 산소 토출 효율 저하를 사전에 방지하고자 하였다. 또한, 산소 토출 모드 전 일정시간 동안 산소 저장 모드가 구현됨으로써 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50) 내 고순도 산소가 기 저장되어 있기 때문에 산소 토출 모드에서 산소 발생기(1000) 내 모든 흡착 베드를 구동시키지 아니하더라도 목적하는 순도 및 유량의 산소가 토출 가능하게 된다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치의 구동 모드에 따른 산소 발생기(1000) 내 개별 구성에 대한 제어는 프로세서(100)에 의해 이루어진다.
구체적으로, 프로세서(100)는 산소 저장 모드 시 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 모두가 고순도 산소를 생성하도록 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002,1003,1004), 서브 컴프레서(1008), 산소 유량 분기 밸브(1009) 및 산소 흐름 제어부(1010)의 동작을 제어하고, 산소 토출 모드 시 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 중 어느 두 베드만이 고순도 산소를 생성하고 나머지 한 베드는 질소 퍼징에 의해 재생되도록 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브(1002,1003,1004), 서브 컴프레서(1008), 산소 유량 분기 밸브(1009) 및 산소 흐름 제어부(1010)의 동작을 제어한다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000) 각각에는 개별적으로 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간으로 감지할 수 있도록 센서부(1011)가 포함된다.
센서부(1011)는 도 3에 도시된 바와 같이, 산소 유량 분기 밸브(1009)의 후단에 위치하여 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간으로 감지하고, 센서부(1011)에 의해 감지된 개별 산소 발생기(1000) 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값에 미치지 못하는 경우, 프로세서(100)는 알람 신호를 제공하도록 설정될 수 있다.
센서부(1011)에 의해 토출되는 산소의 순도 및 유량이 기 설정값에 미치지 아니한다고 판단되는 경우, 개별 산소 발생기의 수명이 다하였다고 판단할 수도 있고, 이 경우 개별 해당 산소 발생기를 교체할 수도 있다. 이와 같이, 산소 탱크를 통해 토출되는 산소의 순도 및 유량 뿐만 아니라, 개별 산소 발생기에서 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간 감지함으로써 구동 안정성 및 편의성과 유지 보수의 용이성을 확보할 수 있다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000)로부터 생성되는 고순도 산소는 메인 프레임(10)의 최상단에 위치하는 산소 탱크에 저장된 후, 외부로 토출된다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드가 순환적으로 이루어지는 구동 특징을 가지기 때문에, 각 모드의 원활한 구현과 구동 효율성을 위해 두 개의 산소 탱크(제 1 및 제 2 산소 탱크)를 구비한다.
구체적으로, 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)는 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최상단에 위치하여 제 1 및 제 2 단부(20, 30) 내 산소 발생기(1000)로부터 토출되고 메인 컴프레서(80)에 의해 압축 이송되는 산소를 저장하고 저장된 산소를 외부로 토출하도록 설계되는 구성이다.
보다 구체적으로, 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)은, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50) 사이를 연결하는 산소 탱크 연결 라인(60)과 직교하여 병렬 배치될 수 있고, 각 산소 탱크에는 산소 유입구 및 산소 유출구를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)는 산소 탱크 연결 라인(60)과 직교하여 병렬 배치되고 제 1 산소 탱크(40)는 전단에 산소 유입구를 포함하고 제 2 산소 탱크(50)는 끝단에 산소 유출구를 포함할 수 있다. 이 경우, 고순도 중대형 산소 발생 장치는 상기 산소 유입구를 통해 유입된 산소가 상기 산소 유출구를 통해 외부로 유출되는 구조를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)는 산소 탱크 연결 라인(60)을 매개로 상호 연결되어 있고, 산소 탱크 연결 라인(60) 상에는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따라 제 1 산소 탱크(40)에 있는 산소만을 질소 퍼징용 산소로 이용하기 위해 산소 흐름을 조절하는 산소 흐름 조절 밸브(70)가 위치한다.
즉, 산소 흐름 조절 밸브(70)는 산소 탱크 연결 라인(60) 상에 위치하고, 상기 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 개방되어 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 조절하고, 상기 흡착 베드 재생 모드의 구동 시 폐쇄되어 제 1 산소 탱크(40) 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로 이용되도록 조절하는 구성이다.
도 6에는 산소 흐름 조절 밸브(70)에 의해 각 모드에 따라 산소의 흐름이 조절되는 모습을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일 산소 흐름 모식도가 도시되어 있다.
구체적으로, 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드에서는 제 1 및 제 2 산소 탱크(40,50)에 순차적으로 산소가 저장되도록 산소 흐름 조절 밸브(70)가 개방된다.
보다 구체적으로, 산소 저장 모드에서는 산소 발생기(1000)에서 생성된 고순도 산소가 제 1 산소 탱크(40)의 산소 유입구를 통해 제 1 산소 탱크(40)로 유입된 후, 산소 탱크 연결 라인(60) 및 개방된 산소 흐름 조절 밸브(70)를 통해 제 2 산소 탱크(50)로 순차 유입된다. 산소 저장 모드에서는 제 2 산소 탱크(50)의 산소 유출구는 닫혀 있는 상태이기 때문에, 고순도 산소는 외부로 토출되지 아니하고 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50) 내에 압축 저장되게 된다.
또한, 산소 토출 모드에서는 산소 발생기(1000)에서 생성된 고순도 산소가 제 1 산소 탱크(40)의 산소 유입구를 통해 제 1 산소 탱크(40)로 유입된 후, 산소 탱크 연결 라인(60) 및 개방된 산소 흐름 조절 밸브(70)를 통해 제 2 산소 탱크(50)로 순차 유입되고, 제 2 산소 탱크(50)의 산소 유출구를 통해 외부로 토출된다.
또한, 흡착 베드 재생 모드에서는 제 1 산소 탱크(40)에 저장되어 있던 고순도 산소가 질소 퍼징용 산소로 산소 유입구를 통해 산소 발생기(1000) 방향으로 제공되고, 이 때 산소 흐름 조절 밸브(70)는 닫힘 상태가 되어 제 1 산소 탱크(40)에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로 이용된다. 따라서, 제 2 산소 탱크(50) 내 잔존 산소의 용량은 변함이 없게 된다.
산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따른 산소 흐름 조절 밸브(70)의 제어는 산소의 순도 및 유량 균일성 및 장기 사용성을 확보하는데 측면에서 필수적으로 이루어져야 하고, 이는 프로세서(100)에 의해 이루어진다.
구체적으로, 프로세서(100)는, 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 산소 흐름 조절 밸브(70)가 개방되어 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 산소 흐름 조절 밸브(70)의 동작을 제어하고, 흡착 베드 재생 모드 시 산소 흐름 조절 밸브(70)가 폐쇄되어 제 1 산소 탱크(40) 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로서 제 1 내지 제 3 흡착베드(1005, 1006, 1007) 방향으로 유입되도록 산소 흐름 조절 밸브(70)의 동작을 제어할 수 있다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 개별 고순도 산소 발생기로부터 생성되는 산소는 컴프레서의 구성을 통해 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로 압축 이송하여 저장 및 토출된다.
즉, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 메인 컴프레서(80)를 포함한다.
메인 컴프레서(80)는, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 장치의 제 2 단부(30) 후면에 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 각 단부에 위치하는 산소 발생기(1000)로부터 생성되는 고순도 산소를 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)에 효과적으로 압축 이송하기 위한 적절한 위치라면, 그 구체적인 위치는 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 다단 구조로서 소정의 높이를 가지는 장치이므로, 메인 컴프레서(80)가 각 단부에 복수개 위치할 수 있다.
하나의 예시에서, 메인 컴프레서(80)는 제 1 단부(10)에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 제 1 컴프레서(81); 및 제 2 단부(30)에 위치하는 산소 발생기(1000)로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크(40, 50)로 가압 이송하는 제 2 컴프레서(82)로 이루어질 수 있다. 이 때, 제 1 컴프레서(81)는 제 2 컴프레서(82) 대비 높은 압력으로 산소를 가압 이송할 수 있다. 상기와 같이, 메인 컴프레서(80)로서 제 1 및 제 2 컴프레서(81, 82)를 각각 제 1 및 제 2 단부(10, 20)에 위치시키되 제 2 단부(20)에 위치하는 제 2 컴프레서(82)보다 하단인 제 1 단부(10)에 위치하는 제 1 컴프레서(81)의 가압 이송력을 더욱 향상 시킴으로써 장치의 높이 단차에 따라 산소 발생기(1000)로부터 생성되는 산소가 산소 탱크에 이송되는데 발생할 수 있는 압력 저하 문제를 사전에 방지할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 메인 컴프레서(80)의 후단에는 고순도 산소 내 잔존 미세먼지 및 수분을 제거하는 다층 필터(90)가 존재한다.
제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000) 내에 에어 필터를 통해 1차적인 수분 및 미세먼지의 제거가 가능하고, 메인 컴프레서(80)의 후단에 위치시키하는 다층 필터(90)를 통해 산소 발생기(1000)로부터 생성되는 고순도 산소가 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로 이송되는 동안 혹시나 발생할 수 있는 수분이나 미세먼지를 2차적으로 차단할 수 있다.
다층 필터(90)는 수분 제거 필터와 미세먼지 제거 필터를 포함할 수 있고, 그 위치나 순서는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 다층 필터(90)는 수분 제거 필터; 및 상기 수분 제거 필터의 후단에 위치하는 미세먼지 제거 필터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 전술한 산소 발생기(1000) 내 센서부(1011)에 의해 개별 산소 발생기에서 생성되는 산소의 순도 및 유량을 파악할 수 있고, 또한 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로부터 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시감으로 감지하는 센서를 포함하여 목적하는 순도 및 유량으로 산소가 토출되는지를 실시간으로 점검할 수 있다.
구체적으로, 고순도 중대형 산소 발생 장치는 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로부터 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간으로 감지하는 산소 순도 유량 감지 메인 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 프로세서(100)는 산소 발생기(1000) 내 센서부(1011)에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만이거나 산소 순도 유량 감지 센서에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만인 경우 알람 신호를 제공하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치의 각 구동 모드는 사용자에 의해 직접 설정될 수 있고, 이는 조작부(110)에 의해 이루어질 수 있다.
구체적으로, 조작부(110)는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 방식이나 구동 시간 및 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로부터 외부로 토출되는 산소의 순도 및 유량을 포함하는 구동 조건을 사용자가 설정할 수 있도록 설계된다.
조작부(110)에 의해 입력된 구동 조건 정보는 프로세서(100)에 전달되고, 프로세서(100)는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따라 산소 발생기(1000), 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50), 메인 컴프레서(80) 및 산소 흐름 조절 밸브(70)의 동작을 제어한다.
사용자는 조작부(110)를 통해 기 설정된 구동 조건 값으로 장치를 구동하게 하는 자동 설정 모드를 입력하거나, 혹은 모드의 구동 시간, 토출 산소 유량 및 순도를 개별적으로 조절하는 수동 설정 모드를 입력할 수 있는데, 수동 설정 모드를 채택하는 경우 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드는 사용자가 설정한 시간 동안 순환적으로 구동되고, 토출되는 산소의 순도 및 유량도 사용자의 설정값으로 제어되며, 프로세서(100)는 각 모드에 따라 산소 발생기(1000), 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50), 메인 컴프레서(80) 및 산소 흐름 조절 밸브(70)의 동작을 제어한다.
한편, 사용자가 조작부(110)를 통해 자동 설정 모드를 입력하는 경우, 기 설정된 구동 조건 값으로 산소 발생 장치가 구동되어야 하는 바, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 관련 정보를 저장하고 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 산소 발생 장치의 설치 장소에 따른 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량의 맞춤 설정값이 저장되어 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 따라서, 프로세서(100)는 사용자가 조작부(110)를 통해 구동 조건을 자동 설정으로 하는 경우, 상기 메모리부에 기 설정되어 있는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량에 따라 산소 발생 장치가 구동되도록 제 1 및 제 2 산소 탱크, 메인 컴프레서 및 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 또한, 설정된 구동 조건 및 토출 산소의 순도나 유량과 장치의 주변 환경 조건을 사용자가 육안 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치는 구동 모드 동작 현황, 제 1 및 제 2 단부(20, 30)에 위치하는 산소 발생기(1000) 각각으로부터 토출되는 산소 유량과 순도, 제 1 및 제 2 산소 탱크(40, 50)로부터 외부로 토출되는 산소의 유량과 순도, 외기 온도, 습도 및 외부 산소 농도를 포함하는 운전 정보를 실시간으로 제공하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 고순도 중대형 산소 발생 장치를 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.
1. 중대형 산소 발생 장치
10 : 메인 프레임
20, 30 : 제 1 및 2 단부
40, 50 : 제 1 및 2 산소 탱크
41 : 산소 유입구
51 : 산소 유출구
60 : 산소 탱크 연결 라인
70 : 산소 흐름 조절 밸브
80 : 메인 컴프레서
81 : 제 1 컴프레서
82 : 제 2 컴프레서
90 : 다층 필터
100 : 프로세서
110 : 조작부
120 : 디스플레이부
1000 : 산소 발생기
1001 : 에어필터
1002,1003,1004 : 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브
1005,1006,1007 : 제 1 내지 제 3 흡착베드
1005a,b : 제 1 및 제 2 영역
1005c : 제올라이트계 멤브레인
1008 : 서브 컴프레서
1008a : 산소 토출부
1008b : 질소 토출부
1009 : 산소 유량 분기 밸브
1010 : 산소 흐름 제어부
1011 : 센서부
10 : 메인 프레임
20, 30 : 제 1 및 2 단부
40, 50 : 제 1 및 2 산소 탱크
41 : 산소 유입구
51 : 산소 유출구
60 : 산소 탱크 연결 라인
70 : 산소 흐름 조절 밸브
80 : 메인 컴프레서
81 : 제 1 컴프레서
82 : 제 2 컴프레서
90 : 다층 필터
100 : 프로세서
110 : 조작부
120 : 디스플레이부
1000 : 산소 발생기
1001 : 에어필터
1002,1003,1004 : 제 1 내지 3 솔레노이드 밸브
1005,1006,1007 : 제 1 내지 제 3 흡착베드
1005a,b : 제 1 및 제 2 영역
1005c : 제올라이트계 멤브레인
1008 : 서브 컴프레서
1008a : 산소 토출부
1008b : 질소 토출부
1009 : 산소 유량 분기 밸브
1010 : 산소 흐름 제어부
1011 : 센서부
Claims (10)
- 300 내지 500L/min 유량의 산소를 실시간 토출하도록 설계되고, 산소 탱크 내 산소를 저장하는 산소 저장 모드, 상기 산소 탱크 내 저장된 산소를 토출하는 산소 토출 모드 및 산소 발생기 내 흡착 베드를 재생시키는 흡착 베드 재생 모드를 순차적으로 반복 수행하는 고순도 중대형 산소 발생 장치로서,
소정의 높이 및 너비를 가지고 높이 방향으로 다단 구조가 형성된 메인 프레임;
상기 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최하단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기가 복수개 위치하는 제 1 단부;
상기 제 1 단부의 상단에 위치하고 고순도 산소를 생성하는 산소 발생기가 복수개 위치하는 제 2 단부;
상기 높이 방향으로 형성된 다단 구조의 최상단에 위치하여 상기 제 1 및 제 2 단부 내 산소 발생기로부터 토출되는 산소를 저장하고 저장된 산소를 외부로 토출하도록 설계되는 제 1 및 제 2 산소 탱크;
상기 제 1 및 제 2 산소 탱크 사이를 연결하는 산소 탱크 연결 라인;
상기 산소 탱크 연결 라인 상에 위치하고, 상기 산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 개방되어 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 조절하고, 상기 흡착 베드 재생 모드의 구동 시 폐쇄되어 상기 제 1 산소 탱크 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로 이용되도록 조절하는 산소 흐름 조절 밸브;
상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 메인 컴프레서;
상기 메인 컴프레서의 후단에 위치하여 고순도 산소 내 잔존 미세먼지 및 수분을 제거하는 다층 필터;
상기 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드에 따라 산소 발생기, 제 1 및 제 2 산소 탱크, 메인 컴프레서 및 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하는 프로세서; 및
산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 방식이나 구동 시간 및 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 외부로 토출되는 산소의 순도 및 유량을 포함하는 구동 조건을 사용자가 설정할 수 있도록 설계된 조작부;를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기 각각은,
외부유입 공기 내 수분 및 미세먼지를 제거하는 에어필터;
상기 에어필터를 통과하여 흡착 베드로 유입되는 외부유입 공기의 유량을 제어하는 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브;
제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 외부유입 공기 중 질소를 선택적으로 흡수하는 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 각각 포함하는 제 1 내지 제 3 흡착베드;
상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 산소를 공급받아 상기 메인 컴프레서로 토출하는 산소 토출부 및 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드로부터 탈착되는 질소를 공급받아 외부로 토출하는 질소 토출부를 포함하는 서브 컴프레서;
상기 산소 토출 모드 시 상기 서브 컴프레서의 산소 토출부로부터 토출되는 산소 중 일부가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되도록 하는 산소 유량 분기 밸브;
산소 토출 모드 시 상기 산소 유량 분기 밸브를 통해 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 제공되는 산소가 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 한 베드에만 제공되도록 산소 흐름을 제어하는 산소 흐름 제어부; 및
토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간 감지하는 센서부;를 포함하며,
상기 프로세서는,
산소 저장 모드 시 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 모두가 고순도 산소를 생성하도록 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 서브 컴프레서, 상기 산소 유량 분기 밸브 및 상기 산소 흐름 제어부의 동작을 제어하고, 산소 토출 모드 시 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 중 어느 두 베드만이 고순도 산소를 생성하고 나머지 한 베드는 질소 퍼징에 의해 재생되도록 상기 제 1 내지 제 3 솔레노이드 밸브, 상기 서브 컴프레서, 상기 산소 유량 분기 밸브 및 상기 산소 흐름 제어부의 동작을 제어하고,
상기 메인 컴프레서는,
상기 제 1 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 제 1 컴프레서; 및
상기 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기로부터 제공되는 산소를 상기 산소 탱크로 가압 이송하는 제 2 컴프레서로 이루어지고,
상기 제 1 컴프레서는 제 2 컴프레서 대비 높은 압력으로 산소를 가압 이송하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 단부 각각에는,
4 내지 10개의 산소 발생기가 위치하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 산소 탱크는,
상기 산소 탱크 연결 라인과 직교하여 병렬 배치되고,
상기 제 1 산소 탱크는 전단에 산소 유입구를 포함하고 상기 제 2 산소 탱크는 끝단에 산소 유출구를 포함하며,
상기 산소 유입구를 통해 유입된 산소가 상기 산소 유출구를 통해 외부로 유출되는 구조를 가지는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다층 필터는,
수분 제거 필터; 및
상기 수분 제거 필터의 후단에 위치하는 미세먼지 제거 필터를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 프로세서는,
산소 저장 모드 및 산소 토출 모드 시 상기 산소 흐름 조절 밸브가 개방되어 상기 제 1 및 제 2 산소 탱크에 순차적으로 산소가 저장 및 토출되도록 상기 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하고,
흡착 베드 재생 모드 시 상기 산소 흐름 조절 밸브가 폐쇄되어 상기 제 1 산소 탱크 내에 있는 산소만이 질소 퍼징용 산소로서 상기 제 1 내지 제 3 흡착베드 방향으로 유입되도록 상기 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 토출되는 산소의 순도 및 유량을 실시간으로 감지하는 산소 순도 유량 감지 메인 센서를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 산소 발생기 내 센서부에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만이거나 상기 산소 순도 유량 감지 센서에 의해 측정되는 토출 산소의 순도 및 유량이 기 설정된 값 미만인 경우 알람 신호를 제공하도록 설정되는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
구동 모드 동작 현황, 상기 제 1 및 제 2 단부에 위치하는 산소 발생기 각각으로부터 토출되는 산소 유량과 순도, 제 1 및 제 2 산소 탱크로부터 외부로 토출되는 산소의 유량과 순도, 외기 온도, 습도 및 외부 산소 농도를 포함하는 운전 정보를 실시간으로 제공하는 디스플레이부;를 더 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 1항에 있어서,
산소 발생 장치의 설치 장소에 따른 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량의 맞춤 설정값이 저장되어 있는 메모리부를 더 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 프로세서는,
사용자가 상기 조작부를 통해 구동 조건을 자동 설정으로 하는 경우, 상기 메모리부에 기 설정되어 있는 산소 저장 모드, 산소 토출 모드 및 흡착 베드 재생 모드의 구동 시간과 토출 산소 순도 및 유량에 따라 산소 발생 장치가 구동되도록 제 1 및 제 2 산소 탱크, 메인 컴프레서 및 산소 흐름 조절 밸브의 동작을 제어하는 고순도 중대형 산소 발생 장치. - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220013802A KR102483358B1 (ko) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220013802A KR102483358B1 (ko) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102483358B1 true KR102483358B1 (ko) | 2022-12-30 |
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| KR1020220013802A KR102483358B1 (ko) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 다단 병렬 구조의 고순도 산소 발생기를 포함하는 고순도 중대형 산소 발생 장치 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102483358B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102606534B1 (ko) * | 2023-05-16 | 2023-11-29 | (주)아하 | Psa 방식의 산소 발생장치 및 그 동작방법 |
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| KR20130076987A (ko) * | 2011-12-29 | 2013-07-09 | 이상곤 | 산소발생장치 |
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-
2022
- 2022-01-29 KR KR1020220013802A patent/KR102483358B1/ko active IP Right Grant
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