KR102563903B1 - The oxygen generation module and the manufacturing method thereof using respiration - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호흡시 발생되는 CO2와 H2O와 카트리지에 충진된 KO2, Ca(OH)2, LiOH 및 다공성 실리카 등의 이용하여 산소를 발생시키고 이를 조절할 수 있는 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 산소발생 모듈은 외부로부터 공기 또는 날숨이 흡입되는 흡입구; 흡입된 상기 공기 또는 날숨에 포함된 이산화탄소를 흡착하여 산소 발생을 지연시키는 이산화탄소 흡착제가 충진된 이산화탄소 흡착 베드가 실장된 제1 카트리지; 상기 제1 카트리지 후단에 설치되며, 수분을 조절하여 산소 발생을 지연시키는 수분 조절제가 충진된 수분 조절 베드가 실장된 제2 카트리지; 상기 제2 카트리지 후단에 설치되며, 산소 발생을 위한 과산화물 입자가 충진된 산소 발생 베드가 실장된 제3 카트리지; 및 제3 카트리지에서 발생된 산소를 토출하는 산소 토출구를 포함하며,
상기 제1 카트리지는 상기 흡입구와 연결되며, 상기 제3 카트리지는 상기 산소 토출구와 연결되며, 상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 본체 케이스에 내장되며, 상기 흡입구는 본체 케이스의 일측에 체결되며, 상기 산소 토출구는 본체 케이스의 타측에 체결되며, 흡입구로 흡입된 공기는 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지 순으로 이동하여 산소 토출구로 토출되며, 상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 기둥 형태를 갖도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to an oxygen generation module using respiration and a manufacturing method thereof, and more particularly, CO 2 and H 2 O generated during respiration and KO 2 filled in a cartridge, Ca(OH) 2 , LiOH, porous silica, etc. It relates to an oxygen generation module using respiration capable of generating and controlling oxygen by using and a manufacturing method thereof.
To this end, the oxygen generating module of the present invention includes a suction port through which air or exhalation is sucked from the outside; a first cartridge mounted with a carbon dioxide adsorption bed filled with a carbon dioxide adsorbent that adsorbs carbon dioxide contained in the inhaled air or exhaled breath and delays oxygen generation; a second cartridge installed at a rear end of the first cartridge and mounted with a moisture regulating bed filled with a moisture regulating agent that delays oxygen generation by regulating moisture; a third cartridge installed at a rear end of the second cartridge and mounted with an oxygen generating bed filled with peroxide particles for generating oxygen; and an oxygen outlet for discharging oxygen generated in the third cartridge;
The first cartridge is connected to the inlet, the third cartridge is connected to the oxygen discharge port, the first cartridge, the second cartridge and the third cartridge are embedded in the main body case, and the inlet is at one side of the main body case. The oxygen discharge port is fastened to the other side of the main body case, and the air sucked into the suction port moves in the order of the first cartridge, the second cartridge, and the third cartridge and is discharged through the oxygen outlet, and the first cartridge and the second cartridge and the third cartridge is arranged to have a columnar shape.

Description

호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법{The oxygen generation module and the manufacturing method thereof using respiration }The oxygen generation module and the manufacturing method thereof using respiration

본 발명은 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호흡시 발생되는 CO2와 H2O와 카트리지에 충진된 KO2, Ca(OH)2, LiOH 및 다공성 실리카 등의 이용하여 산소를 발생시키고 이를 조절할 수 있는 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen generation module using respiration and a manufacturing method thereof, and more particularly, CO 2 and H 2 O generated during respiration and KO 2 filled in a cartridge, Ca(OH) 2 , LiOH, porous silica, etc. It relates to an oxygen generation module using respiration capable of generating and controlling oxygen by using and a manufacturing method thereof.

산소는 지구상에 가장 많이 존재하는 원소로 물에 녹아있는 형태가 가장 많다. 사람이 하루에 호흡하는 공기는 약 15kg 정도이며, 부피로 환산하면 250 ~ 500리터 정도로 매우 많은 양이 필요하다. 산소가 부족할 때 나타나는 증상으로 대표적인 것이 두통이다. 두통은 여러 원인이 있지만 가장 큰 원인이 산소 부족이다. 두뇌는 전체 산소 소모량의 30% 이상을 사용한다. 따라서 스트레스를 많이 받거나 신경을 많이 쓰면 산소 소모량이 늘어나고, 이를 공급하기 어려워지면 두통이 발생한다. 또한, 에너지를 많이 소비한 경우 산소를 보충해주기 위해 수시로 하품을 하게 되고, 산소가 더 많이 부족하면 건망증이 생기거나, 기억력과 기력이 떨어질 수도 있다. 이런 산소 공급을 위해 하루 동안 뇌로 가는 혈액은 약 2,000리터 정도이며 총 혈액량의 약 400배에 해당한다. 공기 중 산소의 농도도 중요한데 산소농도가 20.5% 이하로 떨어지면 두통을 느끼며, 만약 19 ~ 20% 이하로 떨어지면 가슴이 답답하고 두통, 식욕부진, 구토 등의 증상이 나타날 수 있다.Oxygen is the most abundant element on Earth and is most often dissolved in water. A person breathes about 15 kg of air a day, and a very large amount is needed, about 250 to 500 liters in terms of volume. A typical symptom of oxygen deficiency is a headache. Headache has many causes, but the biggest cause is lack of oxygen. The brain uses more than 30% of total oxygen consumption. Therefore, if you are under a lot of stress or have a lot of nerves, the consumption of oxygen increases, and when it becomes difficult to supply it, a headache occurs. In addition, if you consume a lot of energy, you often yawn to replenish oxygen. For this oxygen supply, about 2,000 liters of blood go to the brain during the day, which is about 400 times the total blood volume. The concentration of oxygen in the air is also important. If the oxygen concentration falls below 20.5%, you will feel a headache.

코로나바이러스의 팬데믹(pandemic)으로 세계 각국에서는 마스크 사용이 의무화되면서, 의료진뿐만이 아니라 일반인들도 마스크 사용이 의무화되었다. 또한, 마스크 사용시간이 증가하면서, CO2 증가 및 산소부족으로 인한 두통 및 뇌의 산소부족 현상이 발생되고 있다고, 연구 논문들이 발표되고 있다.As the use of masks has become mandatory in countries around the world due to the coronavirus pandemic, the use of masks has become mandatory not only for medical staff but also for the general public. In addition, as the mask use time increases, research papers are being published that headaches and oxygen deprivation of the brain are occurring due to an increase in CO 2 and lack of oxygen.

2020년 5월 Headaches Associated With Personal Protective Equipment - A Cross-Sectional Study Among Frontline Healthcare Workers During COVID-19. May 2020 Headaches Associated With Personal Protective Equipment - A Cross-Sectional Study Among Frontline Healthcare Workers During COVID-19.

산소 제조 기술은 다음과 같은 방식이 있다. 공기에서 산소를 분리하는 물리적인 방법과 화학반응을 이용한 화학적인 방법이 있다. 공기에서 산소를 분리하는 물리적인 방법으로는 극저온 증류(Cryogenic distillation), 막분리(Membrane separation) 및 압력스윙흡착(Pressure swing adsorption: PSA) 방법이 있다.Oxygen production technology has the following methods. There are physical methods for separating oxygen from air and chemical methods using chemical reactions. Physical methods for separating oxygen from air include cryogenic distillation, membrane separation, and pressure swing adsorption (PSA).

극저온 증류법은 공기를 액화 및 증류하여 O2, N2, Ar을 분리하는 방법이다. 단점으로는 대형장치가 필요하고, 액화산소는 시간이 지남에 따라 증발하게 된다. Cryogenic distillation is a method of separating O 2 , N 2 , and Ar by liquefying and distilling air. Disadvantages are that large equipment is required, and liquid oxygen evaporates over time.

막분리법은 멤브레인을 이용하여 중공사막에 대한 물질들의 투과속도 차이를 이용하여 공기 중의 O2, N2, Ar를 선택적으로 분리하는 기술이며, 압축공기를 중공사막에 투입시켜 산소를 중공사막의 배출부로 나오게 하여 산소를 방출한다. 이 방식은 반영구적으로 사용할 수 있는 구조로 설치가 간편하고 활용도가 넓다. 수분에 강하고 다른 매체들과의 반응이 없어 하자보수가 거의 없는 것이 큰 장점이라 할 수 있다. 주로 산업용에 많이 활용되고 있다. 단점으로는 고속생산을 위해서는 멤브레인의 비표면적이 넓어야하며, 압력이 높으면 안정성 문제와 대용량의 콤프레셔가 필요하게 된다. 또한, 산소분자와 아르곤 분자의 크기가 비슷하여 산소의 순도가 떨어지는 문제가 있다.Membrane separation is a technology that selectively separates O 2 , N 2 , and Ar in the air by using a difference in the permeation rate of materials through the hollow fiber membrane using a membrane, and injecting compressed air into the hollow fiber membrane to release oxygen from the hollow fiber membrane. It releases oxygen by letting it come out. This method is a structure that can be used semi-permanently, and is easy to install and has a wide range of uses. It is strong against moisture and has no reaction with other media, so it is a great advantage that there is almost no repair. It is mainly used for industrial purposes. The disadvantage is that the specific surface area of the membrane must be wide for high-speed production, and when the pressure is high, stability problems and a large-capacity compressor are required. In addition, since the sizes of oxygen molecules and argon molecules are similar, there is a problem in that the purity of oxygen is low.

압력스윙흡착법(PSA)은 공기에서 산소를 분리시키기 위해 제올라이트와 나노튜브와 같은 흡착제로 채워진 두 개의 흡착탑에 압축공기를 투입하여 질소와 아르곤은 흡착시키고, 산소만 통과시켜 산소의 농도를 높이는 방법이며, 현재 가장 많이 활용되고 있다. 그러나 흡착제로 쓰이는 원료가 수분에 약해 수분 방지에 심혈을 기울여야 하는 단점이 남아있다.The pressure swing adsorption method (PSA) is a method to separate oxygen from air by injecting compressed air into two adsorption towers filled with adsorbents such as zeolite and nanotubes to adsorb nitrogen and argon and pass only oxygen to increase the concentration of oxygen. , which is currently the most used. However, the raw material used as an adsorbent is weak against moisture, so there remains a disadvantage that great attention must be paid to moisture prevention.

화학적 산소발생 기술은 화학 반응으로 산소를 발생시키는 기술로써 산소발생원으로는 초과산화물, 염소산 및 과염소산이 주로 쓰이고 있다. Chemical oxygen generating technology is a technology that generates oxygen by chemical reaction, and superoxide, chloric acid, and perchloric acid are mainly used as oxygen generating sources.

염소산 및 과염소산: Li, Na, K을 포함하는 염소산(LiClO3, NaClO3, KClO3) 및 과염소산(LiClO4, NaClO4, KClO4)을 철분말과 함께 원통형에 넣어 과염소산 캔들 또는 산소 캔들을 형성한다. 이들 산소 캔들이 점화되면 2NaClO3 -> 2NaCL + 3O2의 반응에 의하여 산소가 발생된다. 생성된 산소는 필터에 의해 걸러져 호스를 통해 마스크로 이송되어 사용자에 의해 흡입된다. 고체산소 캔들(Candle)은 활성화 될 때 발생하는 열을 제어하기 위해 격리된 스테인리스강 하우징(Housing) 내부에 포장된 염소산나트륨 덩어리로 구성된다. 스프링 작동식 점화핀 점화 방식과 유도전기 고열 전기점화 방식이 있으며 일단 점화가 되면 고체염소 산소발생 모듈은 소화시킬 수 없고 일반적으로 10 ∼ 20분 동안 호흡할 수 있는 산소를 발생시킨다. 고체산소의 사용은 한번 사용하면 교체해야 하기 때문에 비용 을 크게 증가시킬 수 있다. 더욱이 화학적 산소 캔들은 위험물질로 특별한 주의를 기울여야 하며 이동 시 적절하게 포장되어야 하고 점화장치는 불활성화시켜야 한다.Chloric acid and perchloric acid: Chloric acid (LiClO 3 , NaClO 3 , KClO 3 ) and perchloric acid (LiClO 4 , NaClO 4 , KClO 4 ) containing Li, Na, and K are put into a cylinder together with iron powder to form a perchloric acid candle or an oxygen candle. do. When these oxygen candles are ignited, oxygen is generated by the reaction of 2NaClO 3 -> 2NaCL + 3O 2 . The generated oxygen is filtered by the filter and transported to the mask through a hose to be inhaled by the user. The solid oxygen candle consists of a block of sodium chlorate packed inside an insulated stainless steel housing to control the heat generated when activated. There are spring operated ignition pin ignition method and induction electric high temperature electric ignition method. Once ignited, the solid chlorine oxygen generation module cannot be digested and generally generates breathable oxygen for 10 to 20 minutes. The use of solid oxygen can significantly increase costs because it must be replaced once used. Moreover, chemical oxygen cans are hazardous materials and require special care and must be properly packaged and inactivated when transported.

초과산화물, 초산화물: 칼륨초과산화물 KO2는 광산, 소방수, 고지대 등산, 잠수함 및 우주선에서 사용되어 왔다. KO2 대신에 초과산화물(NaO2, Ca(O2)2)과 과산화물(Li2O2, Na2O2) 등이 사용될 수 있으나, 반응성, 안정성 및 시료제작 문제로 KO2가 주로 사용되고 있다. 마스크에 연결된 KO2가 담긴 패키지는 산소가 필요한 위급한 상황에서 패키지가 열리면서 날숨에 의한 CO2와 습기에 의해서 산소 발생되고, 들숨에 의해서 이렇게 발생된 산소를 흡입하게 된다. 이때 반응이 급격하여 흡입되는 공기는 극히 뜨겁고, 건조한 문제가 발생하여 호흡하기가 곤란하게 되는 문제가 발생하게 된다.Superoxide, Superoxide: Potassium superoxide KO 2 has been used in mines, firefighters, high altitude mountaineering, submarines and spacecraft. Superoxides (NaO 2 , Ca(O 2 ) 2 ) and peroxides (Li 2 O 2 , Na 2 O 2 ) can be used instead of KO 2 , but KO 2 is mainly used due to reactivity, stability and sample preparation problems. . When the package containing KO 2 connected to the mask is opened in an emergency situation where oxygen is needed, oxygen is generated by CO 2 and moisture by exhalation, and oxygen generated in this way is inhaled by inhalation. At this time, the reaction is rapid, and the inhaled air is extremely hot and dry, resulting in difficulty in breathing.

기타 방법으로는 촉매를 이용한 산소 발생 방법은 표백제를 이용한 촉매로 물과 반응시켜 산소를 발생시키는 원리로 구조가 매우 간단하고, 고 순도의 산소를 발생시킨다. 그러나 매번 촉매제를 교환해 주어야 하는 단점을 가지고 있다. 또한, 전기분해법은 물을 전기분해하여 산소와 수소가 발생하는 원리로 구조가 매우 간단하며 고 순도의 산소를 발생시키는 방법으로 가장 기초적이며 가장 공개돼있는 기술이지만 상업적으로 활용되지는 않고 있다. 폭발성이 매우 높은 수소가 발생하여 위험할 뿐더러 수소를 별도 처리를 해야 되기 때문에 후처리 공정이 복잡하다. As another method, the oxygen generation method using a catalyst is a principle of generating oxygen by reacting with water with a catalyst using a bleach, and has a very simple structure and generates high-purity oxygen. However, it has a disadvantage that the catalyst must be exchanged every time. In addition, the electrolysis method is the principle of generating oxygen and hydrogen by electrolysis of water. It has a very simple structure and is the most basic and most open technology as a method of generating high-purity oxygen, but it is not commercially used. The post-processing process is complicated because highly explosive hydrogen is generated, which is dangerous and requires separate treatment of hydrogen.

한국등록특허 제10-1585223호Korean Patent Registration No. 10-1585223 한국공개특허 제10-2012-0077724호Korean Patent Publication No. 10-2012-0077724

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 산소발생 모듈을 제안함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to propose an oxygen generation module.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 구조가 간단한 산소발생 모듈을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose an oxygen generating module having a simple structure.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 산소 발생을 위한 반응시간의 조절이 가능한 산소발생 모듈을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose an oxygen generation module capable of controlling a reaction time for oxygen generation.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 호흡 과정만으로 산소 발생이 가능한 산소발생 모듈을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose an oxygen generating module capable of generating oxygen only through a breathing process.

이를 위해 본 발명의 산소발생 모듈은 외부로부터 공기 또는 날숨이 흡입되는 흡입구; 흡입된 상기 공기 또는 날숨에 포함된 이산화탄소를 흡착하여 산소 발생을 지연시키는 이산화탄소 흡착제가 충진된 이산화탄소 흡착 베드가 실장된 제1 카트리지; 상기 제1 카트리지 후단에 설치되며, 수분을 조절하여 산소 발생을 지연시키는 수분 조절제가 충진된 수분 조절 베드가 실장된 제2 카트리지; 상기 제2 카트리지 후단에 설치되며, 산소 발생을 위한 과산화물 입자가 충진된 산소 발생 베드가 실장된 제3 카트리지; 및 제3 카트리지에서 발생된 산소를 토출하는 산소 토출구를 포함하며,
상기 제1 카트리지는 상기 흡입구와 연결되며, 상기 제3 카트리지는 상기 산소 토출구와 연결되며, 상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 본체 케이스에 내장되며, 상기 흡입구는 본체 케이스의 일측에 체결되며, 상기 산소 토출구는 본체 케이스의 타측에 체결되며, 흡입구로 흡입된 공기는 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지 순으로 이동하여 산소 토출구로 토출되며, 상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 기둥 형태를 갖도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
To this end, the oxygen generating module of the present invention includes a suction port through which air or exhalation is sucked from the outside; a first cartridge mounted with a carbon dioxide adsorption bed filled with a carbon dioxide adsorbent that adsorbs carbon dioxide contained in the inhaled air or exhaled breath and delays oxygen generation; a second cartridge installed at a rear end of the first cartridge and mounted with a moisture regulating bed filled with a moisture regulating agent that delays oxygen generation by regulating moisture; a third cartridge installed at a rear end of the second cartridge and mounted with an oxygen generating bed filled with peroxide particles for generating oxygen; and an oxygen outlet for discharging oxygen generated in the third cartridge;
The first cartridge is connected to the inlet, the third cartridge is connected to the oxygen discharge port, the first cartridge, the second cartridge, and the third cartridge are embedded in the main body case, and the inlet is at one side of the main body case. The oxygen discharge port is fastened to the other side of the main body case, and the air sucked into the suction port moves in the order of the first cartridge, the second cartridge, and the third cartridge and is discharged through the oxygen outlet, and the first cartridge and the second cartridge and the third cartridge is arranged to have a columnar shape.

본 발명에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 그 제조방법은 사용자의 호흡만으로 산소를 발생시킬 수 있는 장점이 있으며, 특히 사용자가 산소발생 모듈을 입에 문 상태로 사용하거나, 마스크를 착용한 상태에서 사용할 수 있는 장점이 있다.The oxygen generating module using respiration and the manufacturing method according to the present invention have the advantage of generating oxygen only by the user's breath, and in particular, when the user uses the oxygen generating module in a mouth or wears a mask. There are advantages to using it.

이외에도 본 발명은 지연제인 이산화탄소 흡착제와 수분조절제를 충진된 카트리지의 길이나 충진된 양을 조절하여 산소 발생시간 또는 지속시간을 간단하게 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to simply adjust the oxygen generation time or duration by adjusting the length or amount of the cartridge filled with the carbon dioxide adsorbent and the moisture regulator as a retardant.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈의 제조 공정도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 산소발생 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 산소발생 모듈을 이용한 사용 예를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 산소발생 모듈을 이용한 다른 사용 예를 도시하고 있다.
도 5는 실리카 겔의 두께에 따른 상대습도의 변화 및 산소발생의 지연을 도시한 그래프이다.
도 6은 수산화리튬의 두께에 따른 이산화탄소 농도의 변화 및 산소발생의 지연을 도시한 그래프이다.
도 7은 실리카겔 및 초과산화칼륨의 두께에 따른 산소 발생의 속도를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈의 다른 제조공정을 도시하고 있다.
1 shows a manufacturing process diagram of an oxygen generating module using respiration according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the structure of an oxygen generating module according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows an example of use using the oxygen generating module according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows another usage example using the oxygen generating module according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the change in relative humidity and the delay in oxygen generation according to the thickness of silica gel.
6 is a graph showing the change in carbon dioxide concentration and the delay in oxygen generation according to the thickness of lithium hydroxide.
7 is a graph showing the rate of oxygen generation according to the thickness of silica gel and potassium superoxide.
Figure 8 shows another manufacturing process of the oxygen generating module using respiration according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and additional aspects of the present invention will become more apparent through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, these embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce them.

본 발명은 초과산화물 기반의 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 구강의 호흡에 의해서 산소를 흡입할 수 있는 장치로써 급속한 반응을 억제하고, 일정하게 산소를 공급할 수 있도록 CO2 흡착제 및 수분을 제어할 수 있는 소재 및 구조가 특징이다.The present invention relates to an oxygen generating module and manufacturing method using superoxide-based respiration. The present invention is a device capable of inhaling oxygen by oral respiration, and is characterized by a CO 2 adsorbent and a material and structure capable of controlling moisture so as to suppress a rapid reaction and supply oxygen constantly.

[산소발생 원리][Principle of Oxygen Generation]

과산화칼륨(KO2)을 이용한 산소 생성 및 CO2흡착의 원리는 다음 3개의 식으로 나타난다. KO2는 공기 중의 물(H2O)과 반응하여 KOH와 O2를 발생시키고, KOH는 공기 중의 이산화탄소(CO2)와 반응하여 K2CO2, KHCO3 및 H2O를 발생한다. 이 반응은 모든 KO2가 소모될 때까지 반복된다.The principle of oxygen generation and CO 2 adsorption using potassium peroxide (KO 2 ) is represented by the following three equations. KO 2 reacts with water (H 2 O) in the air to generate KOH and O 2 , and KOH reacts with carbon dioxide (CO 2 ) in the air to generate K 2 CO 2 , KHCO 3 and H 2 O. This reaction is repeated until all KO 2 are consumed.

2KO2 + H2O --> 2KOH + 1.5O2 + Q2KO 2 + H 2 O --> 2KOH + 1.5O 2 + Q

2KOH + CO2 --> K2CO3 + H2O + Q2KOH + CO 2 --> K 2 CO 3 + H 2 O + Q

KOH + CO2 --> KHCO3 + QKOH + CO 2 --> KHCO 3 + Q

위급한 상황에서 사용되는 산소마스크에는 초과산화칼륨, KO2가 들어 있다. 초과산화칼륨은 사람이 내쉬는 날숨에 들어있는 이산화탄소와 수증기와 반응하여 산소를 발생한다. 이때 인체에 해롭지 않은 탄산수소칼륨도 함께 생성된다. 사람이 숨을 내쉴 때 초과산화칼륨과의 화학 반응은 다음과 같다. 4KO2 + 2H2O + 4CO2 → 4KHCO3 + 3O2 Oxygen masks used in emergency situations contain potassium superoxide, KO 2 . Potassium superoxide reacts with carbon dioxide and water vapor in the exhaled breath to generate oxygen. At this time, potassium bicarbonate, which is not harmful to the human body, is also produced. When a person exhales, the chemical reaction with potassium superoxide is as follows: 4KO 2 + 2H 2 O + 4CO 2 → 4KHCO 3 + 3O 2

산소마스크를 착용한 사람이 1분에 0.70g의 이산화탄소를 포함한 숨을 내쉰다면, 한 시간용 산소마스크에는 적어도 몇 68g 이상의 초과산화칼륨이 들어있어야 한다. 즉, 많은 양의 초과산화칼륨이 필요하다는 단점을 가지고 있어 지연제(조절제)가 필요하다.If a person wearing an oxygen mask breathes out 0.70 g of carbon dioxide per minute, then an hour's oxygen mask must contain at least 68 g of potassium superoxide. That is, it has the disadvantage of requiring a large amount of potassium superoxide and thus requires a retardant (regulator).

Figure 112020124139028-pat00001
Figure 112020124139028-pat00001

따라서, 시간당은 1.1309g KO2 * 60 min = 68g KO2 (per hour)Therefore, per hour is 1.1309g KO 2 * 60 min = 68g KO 2 (per hour)

분당 0.702g의 이산화탄소를 내쉬는 산소마스크를 쓰고 있는 사람은 물질이 충분하다면 5분에 1.92 g의 산소를 생산할 수 있다.A person wearing an oxygen mask exhaling 0.702 g of carbon dioxide per minute can produce 1.92 g of oxygen in 5 minutes if the material is sufficient.

Figure 112020124139028-pat00002
Figure 112020124139028-pat00002

따라서, 5분에는 0.383 g O2 * 5 min = 1.92 g O2 Therefore, 0.383 g O 2 * 5 min = 1.92 g O 2 at 5 min.

[CO2 흡착 원리][CO 2 adsorption principle]

수산화리튬(LiOH)는 CO2흡착제로 사용되어 왔으며, LiOH는 다음과 같이 H2O 및 CO2와 반응하게 된다.Lithium hydroxide (LiOH) has been used as a CO 2 adsorbent, and LiOH reacts with H 2 O and CO 2 as follows.

2LiOH + 2H2O --> 2LiOH * H2O2LiOH + 2H 2 O --> 2LiOH * H 2 O

2LiOH*H2O + CO2 --> Li2CO3 + 3H2O2LiOH*H 2 O + CO 2 --> Li 2 CO3 + 3H 2 O

LiOH는 CO2 흡착을 시작하기 위해서는 수증기가 요구되며, 두 번째 반응으로 발생된 수증기는 첫 번째 반응으로 다시 소모될 수 있다. 약간의 수증기는 CO2 흡착을 지속하기 위하여 베드(Bed) 내에 존재할 것이다. LiOH requires water vapor to initiate CO 2 adsorption, and the water vapor generated in the second reaction can be consumed again in the first reaction. Some water vapor will be present in the bed to continue adsorption of CO 2 .

[수분조절 원리][Principle of moisture control]

실리카 겔은 수분 조절을 위해 사용될 수 있다. 실리카 겔은 습도가 낮으면 수분을 방출하고, 주변의 습도가 높으면 수분을 흡수하여 주변의 습도를 조절할 수 있다. 사용되는 실리카 겔은 grade 44, 3-8 mesh이다.Silica gel can be used for moisture control. Silica gel releases moisture when the humidity is low and absorbs moisture when the ambient humidity is high, so that the ambient humidity can be controlled. The silica gel used is grade 44, 3-8 mesh.

본 발명에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈 및 제조방법은 다음과 같다. 출발원료인 초과산화칼륨(KO2), 과립분말, LiOH을 일축프레스를 이용하여 각각 원통형으로 성형하고, 실리카 겔은 별도로 카트리지에 넣어서 배열한다. 또는 이들 출발원료들을 함께 혼합하여 일축프레스로 성형한 원통형을 사용한다. The oxygen generation module and manufacturing method using respiration according to the present invention are as follows. Potassium superoxide (KO 2 ), granular powder, and LiOH, which are starting materials, are each molded into a cylindrical shape using a uniaxial press, and silica gel is separately put into a cartridge and arranged. Alternatively, these starting materials are mixed together to form a cylinder formed by a single screw press.

<실시예 1 ><Example 1>

과산화칼륨분말(KO2) 5g를 계량하여 일축 프레스를 이용하여 직경 12mm의 원기둥 형상의 성형체를 제조한 후에 카트리지에 넣어 산소발생 모듈을 제작한다.5 g of potassium peroxide powder (KO 2 ) is weighed and a cylindrical molded body having a diameter of 12 mm is prepared using a uniaxial press, and then put into a cartridge to produce an oxygen generating module.

<실시예 2><Example 2>

과산화칼륨분말(KO2) 5g과 흡착제Ca(OH)2 2g를 계량하여 혼합한 후에 일축 프레스를 이용하여 직경 12mm의 원기둥 형상의 성형체를 제조한 후에 카트리지에 넣어 산소발생 모듈을 제작한다.After weighing and mixing 5 g of potassium peroxide powder (KO 2 ) and 2 g of adsorbent Ca(OH) 2 , a cylindrical molded body having a diameter of 12 mm is prepared using a single screw press, and then inserted into a cartridge to produce an oxygen generating module.

<실시예 3><Example 3>

과산화칼륨분말(KO2) 5g, 흡착제 Ca(OH)2 2g 및 실리콘 수지 2g를 계량하여 혼합한 후에 일축 프레스를 이용하여 직경 12mm의 원기둥 형상의 성형체를 제조한 후에 카트리지에 넣어 산소발생 모듈을 제작한다.After weighing and mixing 5g of potassium peroxide powder (KO 2 ), 2g of adsorbent Ca(OH) 2 and 2g of silicone resin, a cylindrical molded body with a diameter of 12mm is prepared using a single screw press, and then inserted into a cartridge to produce an oxygen generating module. do.

<실시예 4><Example 4>

실시예 3에서 실리콘 수지, 흡착제 및 과산화칼륨을 각각 원기둥 형태로 제작하여 직렬로 배열하여 산소발생 모듈을 제작한다.In Example 3, the silicone resin, the adsorbent, and the potassium peroxide are each manufactured in a cylindrical shape and arranged in series to manufacture an oxygen generating module.

<실시예 5><Example 5>

초과산화칼륨과 실리카 겔로 구성된 산소발생 모듈을 제작하고, 실리카 겔의 두께(1X, 2X, 3X)에 따른 상대습도의 변화 및 산소발생 지연을 도 5에 표기하였다. 실리카 겔의 두께가 증가할수록 산소발생이 지연됨을 알 수 있다. 또한, 실리카 겔의 두께가 증가할수록 상대습도는 낮아짐을 알 수 있다. An oxygen generation module composed of potassium superoxide and silica gel was fabricated, and the relative humidity change and oxygen generation delay according to the thickness of the silica gel (1X, 2X, 3X) are shown in FIG. 5. It can be seen that oxygen generation is delayed as the thickness of the silica gel increases. In addition, it can be seen that the relative humidity decreases as the thickness of the silica gel increases.

<실시예 6><Example 6>

초과산화칼륨과 수산화리튬으로 구성된 산소발생 모듈을 제작하고, 수산화리튬의 두께(1X, 2X, 3X)에 따른 CO2농도의 변화 및 산소발생 지연을 도 6에 표기하였다. 수산화리튬의 두께가 증가할수록 산소발생이 지연됨을 알 수 있다. 또한, 수산화리튬의 두께가 증가할수록 CO2농도는 낮아짐을 알 수 있다.An oxygen generation module composed of potassium superoxide and lithium hydroxide was manufactured, and the change in CO 2 concentration and the delay in oxygen generation according to the thickness of lithium hydroxide (1X, 2X, 3X) are shown in FIG. 6 . It can be seen that as the thickness of lithium hydroxide increases, oxygen generation is delayed. In addition, it can be seen that the CO 2 concentration decreases as the thickness of the lithium hydroxide increases.

<실시예 7><Example 7>

초과산화칼륨 단독으로 구성된 산소발생 모듈과 수산화리튬, 실리카 겔 및 초과산화칼륨으로 구성된 산소발생 모듈을 제작하고, 산소발생 속도의 변화를 도 7에 표기하였다. 수산화리튬과 실리카 겔을 추가하고, 길이를 조절함으로서 산소발생 속도를 조절할 수 있다. 즉, 초과산화칼륨 단독으로 구성된 산소발생 모듈의 경우, 산소발생 속도를 조절하는데 한계가 있으나, 수산화리튬, 실리카 겔 및 초과산화칼륨으로 구성된 산소발생 모듈의 경우 두계(길이)를 조절함으로써 산소발생 속도를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명은 초과산화칼륨 단독으로 구성된 산소발생 모듈 대신 수산화리튬, 실리카 겔 및 초과산화칼륨으로 구성된 산소발생 모듈을 제안한다.An oxygen generating module composed of only potassium superoxide and an oxygen generating module composed of lithium hydroxide, silica gel and potassium superoxide were fabricated, and the change in oxygen generation rate is shown in FIG. 7 . The rate of oxygen generation can be controlled by adding lithium hydroxide and silica gel and adjusting the length. That is, in the case of an oxygen generating module composed of potassium superoxide alone, there is a limit to adjusting the oxygen generating rate, but in the case of an oxygen generating module composed of lithium hydroxide, silica gel and potassium superoxide, the oxygen generating rate is controlled by adjusting the two limits (length). can be adjusted. Therefore, the present invention proposes an oxygen generating module composed of lithium hydroxide, silica gel and potassium superoxide instead of an oxygen generating module composed of potassium superoxide alone.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈의 제조 공정도를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈의 제조 공정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.1 shows a manufacturing process diagram of an oxygen generating module using respiration according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a manufacturing process of an oxygen generation module using respiration according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 .

특히 도 1은 다단 충진 카트리지 구조를 갖는 산소발생 모듈의 제조 공정을 도시하고 있다.In particular, FIG. 1 shows a manufacturing process of an oxygen generating module having a multi-stage filling cartridge structure.

다단 충진 카트리지는 CO2 흡착 베드, H2O조절 베드 및 산소발생베드로 구분된다. 이하 각 베드의 제조 공정에 대해 알아보기로 한다.The multi-stage filling cartridge is divided into a CO 2 adsorption bed, an H 2 O conditioning bed, and an oxygen generating bed. Hereinafter, the manufacturing process of each bed will be described.

[CO2 흡착용 베드][Bed for CO 2 adsorption]

CO2 흡착 분말인 LiOH를 분쇄 및 혼합하며, 이후 분쇄/혼합 과정을 수행한다. 분쇄/혼합 과정을 수행한 이후 과립 형태로 성형하여 카트리지에 충진한다. 본 발명에서 CO2 흡착용 베드에 충진된 과립은 산소 발생을 지연시키는 기능을 수행한다.The CO 2 adsorption powder, LiOH, is pulverized and mixed, and then pulverized/mixed. After performing the crushing/mixing process, it is molded into a granular form and filled into a cartridge. In the present invention, the granules filled in the CO 2 adsorption bed perform a function of delaying oxygen generation.

이외에도 본 발명은 CO2 흡착 분말로 NaOH 및 Ca(OH)2 등을 사용하는 것이 가능하다.In addition, in the present invention, it is possible to use NaOH and Ca(OH) 2 and the like as the CO 2 adsorption powder.

[H2O 조절용 베드][Bed for H 2 O adjustment]

H2O 조절 분말인 SiO2를 분쇄 및 혼합하며, 이후 분쇄/혼합 과정을 수행한다. 분쇄/혼합 과정을 수행한 이후 과립 형태로 성형하여 카트리지에 충진한다. 본 발명에서 H2O 조절용 베드에 충진된 과립은 산소 발생을 지연시키는 기능을 수행한다.SiO 2 , which is an H 2 O control powder, is pulverized and mixed, and then a pulverizing/mixing process is performed. After performing the crushing/mixing process, it is molded into a granular form and filled into a cartridge. In the present invention, the granules filled in the bed for adjusting H 2 O perform a function of delaying oxygen generation.

수분 조절용 베드는 실리콘 수지와 같은 소수성 수지 및 실리카 겔과 같은 수분 흡착제 입자를 혼합하여 사용할 수 있다.The bed for moisture control may be used by mixing a hydrophobic resin such as a silicone resin and moisture adsorbent particles such as silica gel.

[산소발생 베드][Oxygen generating bed]

고체산소 분말인 K2O를 분쇄 및 혼합하며, 이후 분쇄/혼합 과정을 수행한다. 분쇄/혼합 과정을 수행한 이후 과립 형태로 성형하여 카트리지에 충진한다.Solid oxygen powder, K 2 O, is pulverized and mixed, and then a pulverizing/mixing process is performed. After performing the crushing/mixing process, it is molded into a granular form and filled into a cartridge.

고체산소 분말인 과산화물은 과산화칼륨 대신에 Li2O2, Na2O2, NaO2, Ca(O2)2 등을 사용할 수 있고, 과산화물 분말의 입자 크기는 바람직하게는 200nm ~ 50um이다.The solid oxygen powder, Li 2 O 2 , Na 2 O 2 , NaO 2 , Ca(O 2 ) 2 , etc. may be used instead of potassium peroxide, and the particle size of the peroxide powder is preferably 200 nm to 50 um.

과산화칼륨의 입자 크기 및 형상은 스프레이 드라이(spray dry) 방법을 이용하여 과립 상태로 제조하고, 과립상태의 입자 직경은 0.5 ~ 25 mm이고, 두께는 0.1 ~ 10mm이다.The particle size and shape of potassium peroxide is prepared in a granular state using a spray dry method, and the particle diameter of the granular state is 0.5 to 25 mm and the thickness is 0.1 to 10 mm.

CO2 흡착용 베드, 수분 조절용 베드 및 산소발생 베드에 사용된 입자들은 다공성 물질과 혼합되어 사용될 수 있으며, 단일상 입자로 구성될 수 있다. CO2 흡착용 베드, 수분 조절용 베드 및 산소발생 베드에 사용된 각각의 입자들은 건식 또는 에탄올과 같은 유기용매를 이용하여 습식으로 혼합한다. 이때 건식으로는 V-mixer, 습식으로는 볼밀과 같은 장치를 활용한다.The particles used in the CO 2 adsorption bed, the moisture control bed, and the oxygen generation bed may be mixed with porous materials and may be composed of single-phase particles. The particles used in the CO 2 adsorption bed, the moisture control bed, and the oxygen generation bed are mixed in a dry or wet manner using an organic solvent such as ethanol. At this time, equipment such as a V-mixer for the dry type and a ball mill for the wet type is used.

혼합된 입자들은 건식의 경우에는 카트리지에 충진하여 사용하거나, 과립형으로 성형하여 카트리지에 충진시켜 사용한다. 또한, 혼합된 입자들은 습식의 경우에는 건조시킨 후 카트리지에 충진하여 사용한다.The mixed particles are used after being filled in a cartridge in the case of a dry type, or used after being molded into a granular form and filled in a cartridge. In addition, the mixed particles are used by filling the cartridge after being dried in the case of a wet type.

상술한 바와 같이 각 입자들은 혼합 시 성형성을 높이기 위해 수지 바인더 또는 기공을 형성하기 위해 기공조제를 포함한다. As described above, each particle includes a resin binder or a pore aid to form pores to increase moldability during mixing.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 호흡을 이용한 산소발생 모듈에 대해 상세하게 알아보기로 한다.Figure 2 shows an oxygen generating module using respiration according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an oxygen generation module using respiration according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 .

도 2에 의하면, 산소발생 모듈(200)은 흡입구(202), 본체 케이스(204), 제1 카트리지(206), 제2 카트리지(208), 제3 카트리지(210), 필터(218) 및 산소 토출구(220)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 산소발생 모듈에 포함된다.According to FIG. 2, the oxygen generating module 200 includes a suction port 202, a body case 204, a first cartridge 206, a second cartridge 208, a third cartridge 210, a filter 218 and oxygen A discharge port 220 is included. Of course, other configurations other than the above configuration are included in the oxygen generation module proposed in the present invention.

본 발명에서 제안하는 산소발생 모듈(200)은 원 기둥 형상 또는 다각형의 기둥 형상으로 구성될 수 있으며, 필요한 경우 다른 형태로 구현 가능하다. The oxygen generation module 200 proposed in the present invention may be configured in a circular column shape or a polygonal column shape, and may be implemented in other shapes if necessary.

카트리지는 내부의 공기가 외부로 토출되지 않도록, 일측과 타측은 실리콘 재질의 고무링이 체결된다. 즉, 카트리지 연결부위는 실리콘 고무링을 사용하여 호흡 시 밀봉성(밀페성)이 향상된다.A rubber ring made of silicone is fastened to one side and the other side of the cartridge so that air inside is not discharged to the outside. That is, the cartridge connection portion uses a silicone rubber ring to improve sealing (airtightness) during breathing.

흡입구(202)는 대기 중으로부터 공기가 흡입되거나, 날숨이 흡입된다. 흡입구는 기둥 형태 또는 다른 형태로도 구성이 가능하다.The inlet 202 sucks in air from the atmosphere or sucks exhaled breath. The inlet can also be configured in a column shape or other shape.

본체 케이스(204)는 기둥 형태로 구성되며, 일측은 흡입구(202)가 체결되며, 타측은 산소 토출구(220)가 체결된다. 본체 케이스(204) 내부에는 복수의 카트리지(206, 208, 210)와 필터(218)가 내장된다. 부연하여 설명하면, 본체 케이스(204) 내부는 일측으로부터 제1 메쉬망(212), 제1 카트리지(206), 제2 메쉬망(214), 제2 카트리지(208), 제3 메쉬망(216), 제3 카트리지(210) 및 필터(218)가 내장된다.The body case 204 is configured in a pillar shape, one side is fastened to the inlet 202, and the other side is fastened to the oxygen discharge port 220. Inside the body case 204, a plurality of cartridges 206, 208, 210 and a filter 218 are built-in. To elaborate, the inside of the body case 204 includes a first mesh network 212, a first cartridge 206, a second mesh network 214, a second cartridge 208, and a third mesh network 216 from one side. ), a third cartridge 210 and a filter 218 are built in.

제1 메쉬망(212)은 흡입구(202)와 제1 카트리지(206) 사이에 내장되며, 흡입구(202)로부터 흡입된 공기 또는 날숨 속에 포함된 이물질을 필터링한다.The first mesh network 212 is embedded between the inlet 202 and the first cartridge 206 and filters foreign substances included in the air or exhaled air sucked in from the inlet 202 .

제1 카트리지(206)는 CO2 흡착 베드가 실장되며, CO2 흡착 베드는 스프레이-드라이 공정을 거친 후 과립화된 알갱이가 충진된다.The first cartridge 206 is equipped with a CO 2 adsorption bed, and the CO 2 adsorption bed is filled with granulated grains after going through a spray-drying process.

제2 메쉬망(214)은 제1 카트리지(206)와 제2 카트리지(208) 사이에 내장되며, 제1 카트리지(206)로부터 공급된 공기 속에 포함된 이물질을 필터링한다.The second mesh network 214 is embedded between the first cartridge 206 and the second cartridge 208, and filters foreign substances contained in the air supplied from the first cartridge 206.

제2 카트리지(208)는 H2O 조절용 베드가 실장되며, H2O 조절용 베드는 기공재가 혼합된 H2O 조절 분말을 압출성형 후 소성하여 열린 기공이 형성된 과립이 충진된다.The second cartridge 208 is equipped with a bed for adjusting H 2 O, and the bed for adjusting H 2 O is filled with granules having pores formed by extruding and firing H 2 O adjusting powder mixed with a pore material.

제3 메쉬망(216)은 제2 카트리지(208)와 제3 카트리지(210) 사이에 내장되며, 제2 카트리지(208)로부터 공급된 공기 속에 포함된 이물질을 필터링한다.The third mesh network 216 is embedded between the second cartridge 208 and the third cartridge 210 and filters foreign substances included in the air supplied from the second cartridge 208 .

제3 카트리지(210)는 산소 발생 베드가 실장되며, 산소 발생 베드는 스프레이-드라이 공정을 거친 후 과립화된 알갱이가 충진된다.The third cartridge 210 is equipped with an oxygen generating bed, and the oxygen generating bed is filled with granulated grains after a spray-drying process.

필터(218)는 제3 카트리지(210)와 산소 토출구(220) 사이에 형성되며, 특히 본체 케이스(204)의 타측 종단에 형성된다. 필터(218)는 제3 카트리지(210)에서 공급된 공기를 필터링한다. 즉, 성형 후 나오는 과립입자의 먼지를 제거할 수 있는 글라스 파이버 필터가 산소 토출구 전면에 형성된다.The filter 218 is formed between the third cartridge 210 and the oxygen outlet 220, and is particularly formed at the other end of the body case 204. The filter 218 filters the air supplied from the third cartridge 210 . That is, a glass fiber filter capable of removing dust from granular particles coming out after molding is formed on the front surface of the oxygen outlet.

산소 토출구(220)는 본체 케이스의 타측에 체결되며, 발생된 산소를 토출한다. 산소 토출구(220)는 기둥 형상으로 형성된다. The oxygen outlet 220 is fastened to the other side of the body case and discharges generated oxygen. The oxygen outlet 220 is formed in a columnar shape.

도 3 내지 도 4는 본 발명에서 제안하는 산소발생 모듈의 사용 상태도를 도시하고 있다. 도 3은 사용자가 직접 산소발생 모듈을 사용하는 상태도이며, 도 4는 마스크에 체결하여 산소발생 모듈을 사용하는 상태도이다.3 to 4 show a state diagram of the oxygen generation module proposed in the present invention. 3 is a state diagram in which the user directly uses the oxygen generating module, and FIG. 4 is a state diagram in which the oxygen generating module is used by fastening to a mask.

도 3에 의하면, 산소발생 모듈은 사용자에 의해 사용되며, 사용자는 산소 토출구를 통해 공기를 흡입하면, 흡입구를 통해 공기가 인입된다. 인입된 공기는 본체 케이스에 내장된 복수 개의 카트리지에 의해 산소가 발생되며, 발생된 산소는 사용자가 흡입하게 된다.Referring to FIG. 3 , the oxygen generation module is used by a user, and when the user sucks in air through the oxygen outlet, the air is introduced through the inlet. Oxygen is generated from the introduced air by a plurality of cartridges built into the body case, and the generated oxygen is inhaled by the user.

도 4에서 제안하는 산소발생 모듈은 흡입구와 산소 토출구가 튜브와 연결되며, 튜브는 마스크와 연결된다. 사용자는 마스크를 착용한 상태에서 호흡을 하게 된다. 튜브는 내부에 체크밸브가 형성되며, 흡입구와 연결된 체크밸브는 날숨일 때 열리고, 들숨일 때 닫히는 구조를 갖는다. 산소 토출구와 연결된 체크밸브는 들숨일 때 열리고, 날숨일 때는 닫히는 구조를 갖는다.In the oxygen generation module proposed in FIG. 4, the inlet and the oxygen outlet are connected to a tube, and the tube is connected to a mask. The user breathes while wearing the mask. A check valve is formed inside the tube, and the check valve connected to the inlet has a structure that opens during exhalation and closes during inhalation. The check valve connected to the oxygen outlet has a structure that opens during inhalation and closes during exhalation.

이와 체크밸브가 내장된 튜브가 연결된 산소발생 모듈을 마스크에 체결하여, 사용자는 마스크를 착용한 상태에서 호흡하여 산소를 흡입하게 된다.By fastening the oxygen generating module connected to the tube with the check valve therein to the mask, the user inhales oxygen by breathing while wearing the mask.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산소발생 모듈을 제조하는 과정을 도시하고 있다.8 illustrates a process of manufacturing an oxygen generating module according to another embodiment of the present invention.

도 8에 의하면, 산소발생 모듈은 도 1과 달리 3개의 카트리지를 구성하는 것이 아니라 하나의 카트리지를 구성하며, 하나의 카트리지에 고체산소 분말, 촉매 및 첨가제를 분쇄/혼합하여 과립 분말 형태로 성형하여 충진한다.According to FIG. 8, unlike FIG. 1, the oxygen generating module does not consist of three cartridges but one cartridge, and solid oxygen powder, catalyst and additives are pulverized / mixed in one cartridge and molded into granular powder form. Fill up.

고체산소분말은 KO2 분말이며, 단기간 산소 발생량을 증가시키는 기능을 하는 촉매는 CuOCl2이며, 첨가제는 CO2 조절 및 습도 조절을 위한 기능을 수행하며, CO2 조절을 위해서는 Ca(OH)2, LiOH를 첨가제로 사용하며, 습도 조절을 위해서는 실리카겔 등을 첨가제로 사용한다.The solid oxygen powder is KO 2 powder, the catalyst that increases the amount of oxygen generation in a short period of time is CuOCl 2 , the additive functions to control CO 2 and humidity, and for CO 2 control, Ca(OH) 2 , LiOH is used as an additive, and silica gel is used as an additive for humidity control.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. .

200: 산소발생 모듈 202: 흡입구
204: 본체 케이스 206: 제1 카트리지
208: 제2 카트리지 210: 제3 카트리지
212: 제1 메쉬망 214: 제2 메쉬망
216: 제3 메쉬망 218: 필터
220: 산소 토출구
200: oxygen generation module 202: inlet
204 main body case 206 first cartridge
208: second cartridge 210: third cartridge
212: first mesh network 214: second mesh network
216: third mesh network 218: filter
220: oxygen outlet

Claims (9)

외부로부터 공기 또는 날숨이 흡입되는 흡입구;
흡입된 상기 공기 또는 날숨에 포함된 이산화탄소를 흡착하여 산소 발생을 지연시키는 이산화탄소 흡착제가 충진된 이산화탄소 흡착 베드가 실장된 제1 카트리지;
상기 제1 카트리지 후단에 설치되며, 수분을 조절하여 산소 발생을 지연시키는 수분 조절제가 충진된 수분 조절 베드가 실장된 제2 카트리지;
상기 제2 카트리지 후단에 설치되며, 산소 발생을 위한 과산화물 입자가 충진된 산소 발생 베드가 실장된 제3 카트리지; 및
제3 카트리지에서 발생된 산소를 토출하는 산소 토출구를 포함하며,
상기 제1 카트리지는 상기 흡입구와 연결되며,
상기 제3 카트리지는 상기 산소 토출구와 연결되며,
상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 본체 케이스에 내장되며,
상기 흡입구는 본체 케이스의 일측에 체결되며, 상기 산소 토출구는 본체 케이스의 타측에 체결되며,
흡입구로 흡입된 공기는 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지 순으로 이동하여 산소 토출구로 토출되며,
상기 제1 카트리지, 제2 카트리지 및 제3 카트리지는 기둥 형태를 갖도록 배열됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
An intake port through which air or exhaled breath is sucked in from the outside;
a first cartridge mounted with a carbon dioxide adsorption bed filled with a carbon dioxide adsorbent that adsorbs carbon dioxide contained in the inhaled air or exhaled breath and delays oxygen generation;
a second cartridge installed at a rear end of the first cartridge and mounted with a moisture regulating bed filled with a moisture regulating agent that delays oxygen generation by regulating moisture;
a third cartridge installed at a rear end of the second cartridge and mounted with an oxygen generating bed filled with peroxide particles for generating oxygen; and
And an oxygen outlet for discharging oxygen generated in the third cartridge,
The first cartridge is connected to the inlet,
The third cartridge is connected to the oxygen outlet,
The first cartridge, the second cartridge and the third cartridge are built into the body case,
The inlet is fastened to one side of the main body case, and the oxygen discharge port is fastened to the other side of the main body case.
The air sucked into the inlet moves in the order of the first cartridge, the second cartridge, and the third cartridge and is discharged through the oxygen outlet,
The oxygen generating module, characterized in that the first cartridge, the second cartridge and the third cartridge are arranged to have a columnar shape.
제1 항에 있어서, 상기 과산화물은 K2O, Li2O2, Na2O2, NaO2, Ca(O2)2 중 적어도 하나이며, 상기 이산화탄소 흡착제는 LiOH, NaOH, Ca(OH)2 중 적어도 하나이며, 상기 수분 조절제는 실리콘 수지, 실리카 겔 중 적어도 하나임을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The method of claim 1, wherein the peroxide is at least one of K 2 O, Li 2 O 2 , Na 2 O 2 , NaO 2 and Ca(O 2 ) 2 , and the carbon dioxide adsorbent is LiOH, NaOH, Ca(OH) 2 Oxygen generating module, characterized in that at least one of, wherein the moisture regulator is at least one of silicone resin and silica gel.
제 2항에 있어서, 상기 산소발생 베드에 산소 발생을 위한 과립이 충진되며,
상기 산소발생을 위한 과립 입자의 직경은 0.5 ~ 25 mm이고, 두께는 0.1 ~ 10mm임을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The method of claim 2, wherein the oxygen generation bed is filled with granules for oxygen generation,
Oxygen generation module, characterized in that the diameter of the granular particles for oxygen generation is 0.5 to 25 mm, and the thickness is 0.1 to 10 mm.
제 1항에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제, 수분 조절제, 과산화물 입자는 다공성 물질과 혼합되어 사용됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The oxygen generating module according to claim 1, wherein the carbon dioxide adsorbent, moisture regulator, and peroxide particles are mixed with a porous material.
제 4항에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제, 수분 조절제, 과산화물 입자는 다공성 물질과 건식 혼합 또는 유기용매에 의한 습식 혼합됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The oxygen generating module according to claim 4, wherein the carbon dioxide adsorbent, moisture regulator, and peroxide particles are dry-mixed with a porous material or wet-mixed with an organic solvent.
제 5항에 있어서, 상기 건식 혼합에 의한 입자는 과립 형태로 성형하여 카트리지에 충진됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
[6] The oxygen generating module according to claim 5, wherein the dry-mixed particles are formed into granules and filled into a cartridge.
제 1항에 있어서, 상기 제 3카트리지와 상기 산소 토출구 사이에는 필터가 형성됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The oxygen generating module according to claim 1, wherein a filter is formed between the third cartridge and the oxygen outlet.
제 7항에 있어서, 두 개의 카트리지 사이에는 실리콘 고무링이 형성됨을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
The oxygen generating module according to claim 7, characterized in that a silicone rubber ring is formed between the two cartridges.
제 1항에 있어서,
상기 흡입구에는 제1 체크밸브가 내장된 제1 튜브가 연결되며,
상기 산소 토출구에는 제2 체크밸브가 내장된 제2 튜브가 연결되며,
제1 체크밸브에 의해 제1 방향에서 제2 방향으로의 공기 흐름을 차단하며,
제2 체크밸브에 의해 제2 방향에서 제1 방향으로의 공기 흐름을 차단함을 특징으로 하는 산소발생 모듈.
According to claim 1,
A first tube with a built-in first check valve is connected to the inlet,
A second tube with a built-in second check valve is connected to the oxygen outlet,
The air flow from the first direction to the second direction is blocked by the first check valve,
An oxygen generating module characterized in that the air flow from the second direction to the first direction is blocked by the second check valve.
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