KR102612661B1 - 산소 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
산소 공급 장치는 공기를 압축하여 압축 공기를 공급할 수 있도록 구성되는 컴프레서 어셈블리, 압력 순환 흡착 방식에 의해 상기 컴프레서 어셈블리에 의해 공급되는 상기 압축 공기로부터 질소를 흡착하여 농축 산소를 생성할 수 있도록 구성되는 복수의 흡착 베드를 포함하는 흡착 베드 어셈블리, 상기 컴프레서 어셈블리와 상기 흡착 베드 어셈블리를 둘러싸도록 형성되는 커버, 그리고 상기 커버를 수용할 수 있도록 형성되고 상기 컴프레서 어셈블리로 공급되는 공기가 유입되는 흡기구를 구비하는 케이스를 포함한다. 상기 커버는 상기 흡기구를 통해서 공급된 상기 공기가 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간을 통과한 후 외부로 배출되도록 구성된다.
Description
본 발명은 산소를 농축하여 공급하는 산소 공급 장치에 관한 것이다.
산소 농축 장치는 대기 중에서 산소를 분리 및 농축하는 장치로서 의료용, 가정용, 공업용 등으로 널리 이용되고 있다.
다양한 방식의 산소 농축 장치 중 압력 순환 흡착(또는 압력 변동 흡착, Pressure Swing Adsorption, 이하 PSA) 방식은 흡착제를 이용하여 산소를 분리하여 농축시키는 원리에 기반하며 공기 중의 질소를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법을 이용한다.
압력 순환 흡착 방식의 산소 공급 장치에서 발생하는 소음을 저감하고 발생하는 열을 효과적으로 배출할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
이 발명의 배경이 되는 기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 높이기 위해 작성된 것이며 이 기술이 속하는 분야에서 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저유량 구간에서 낮은 소비전력으로 높은 순도의 농축 산소를 공급할 수 있는 압력 순환 흡착 방식의 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 위에서 언급한 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치는 공기를 압축하여 압축 공기를 공급할 수 있도록 구성되는 컴프레서 어셈블리, 압력 순환 흡착 방식에 의해 상기 컴프레서 어셈블리에 의해 공급되는 상기 압축 공기로부터 질소를 흡착하여 농축 산소를 생성할 수 있도록 구성되는 복수의 흡착 베드를 포함하는 흡착 베드 어셈블리, 상기 컴프레서 어셈블리와 상기 흡착 베드 어셈블리를 둘러싸도록 형성되는 커버, 그리고 상기 커버를 수용할 수 있도록 형성되고 상기 컴프레서 어셈블리로 공급되는 공기가 유입되는 흡기구를 구비하는 케이스를 포함한다. 상기 커버는 상기 흡기구를 통해서 공급된 상기 공기가 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간을 통과한 후 외부로 배출되도록 구성된다.
상기 컴프레서 어셈블리는 상기 공기를 압축할 수 있도록 구성되는 컴프레서, 그리고 상기 컴프레서를 지지하는 지지 프레임을 포함할 수 있다. 상기 컴프레서는 헤드가 아래로 위치하도록 상하가 뒤집힌 상태로 상기 지지 프레임에 지지될 수 있다.
상기 컴프레서는 복수의 스프링에 의해 매달린 상태로 상기 지지 프레임에 지지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 산소 공급 장치는 상기 지지 프레임 아래에 배치되는 냉각 팬을 더 포함할 수 있고, 상기 지지 프레임은 상기 냉각 팬에 의해 유동하는 공기가 상방향으로 이동하여 상기 컴프레서의 헤드로 유입될 수 있도록 형성되는 공기 유입구를 구비할 수 있다.
상기 커버는 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치되는 제1 수용부, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치되는 제2 수용부, 그리고 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 구획하는 구획 벽을 포함할 수 있다. 상기 구획 벽은 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출되는 퍼지 질소가 상기 제2 수용부로 이동할 수 있도록 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 연결하는 연결 통로를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 산소 공급 장치는 상기 컴프레서 어셈블리와 상기 흡착 베드 어셈블리 아래에 배치되는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 커버는 발포 폼으로 형성될 수 있다.
상기 발포 폼은 EPP 폼일 수 있다.
상기 커버는 상기 흡착 베드 어셈블리의 하측 부분을 감싸도록 형성되는 한 쌍의 하부 커버, 그리고 상기 흡착 베드 어셈블리의 상측 부분 및 상기 컴프레서 어셈블리를 감싸도록 형성되는 한 쌍의 상부 커버를 포함할 수 있다.
상기 커버는 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치되는 제1 수용부, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치되는 제2 수용부, 그리고 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 구획하는 구획 벽을 포함할 수 있다. 상기 커버는 상기 흡기구를 통해서 공급된 공기 및 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출된 퍼지 질소에 의해 이루어지는 제1 내지 제3 냉각 유로를 형성하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 상기 제2 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 상기 구획 벽, 컨트롤러가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 컴프레서가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 상기 제3 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 흡기 필터와 상기 흡착 베드 어셈블리로 유입되도록 구성되고, 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출된 퍼지 질소가 상기 구획 벽, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 압력 순환 흡착 방식의 산소 공급 장치에서 발생하는 소음을 저감하고 발생하는 열을 효과적으로 배출할 수 있다.
이 외에 본 발명의 실시예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 다양한 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적으로 또는 암시적으로 개시한다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다. 본 명세서의 실시예들은 유사한 참조부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 배면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 케이스의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 상부 커버의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 하부 커버의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 상부 커버의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 8은 도 6의 정면도이다.
도 9는 도 6에서 흡착 베드 어셈블리와 컴프레서가 분리된 상태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 흡착 베드 어셈블리와 하부 커버를 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10에서 하부 커버의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 컴프레서 모듈과 냉각 팬을 보여주는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 열교환기를 보여주는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 열교환기가 설치된 상태를 보여주는 저면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 냉각 유로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제1 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제2 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제3 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고 본 발명의 기본 원리를 예시한 다양한 특징들의 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어 특정 치수, 방향, 위치 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 배면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 케이스의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 상부 커버의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 하부 커버의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 상부 커버의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 8은 도 6의 정면도이다.
도 9는 도 6에서 흡착 베드 어셈블리와 컴프레서가 분리된 상태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 흡착 베드 어셈블리와 하부 커버를 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10에서 하부 커버의 일부가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 컴프레서 모듈과 냉각 팬을 보여주는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 열교환기를 보여주는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 열교환기가 설치된 상태를 보여주는 저면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 냉각 유로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제1 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제2 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치의 제3 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고 본 발명의 기본 원리를 예시한 다양한 특징들의 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어 특정 치수, 방향, 위치 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들을 기술하기 위한 목적을 위한 것일 뿐이고 본 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 분명하게 달리 나타내지 않는 한, 또한 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 명시된 특징들, 정수, 단계들, 작동, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계들, 작동, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "및/또는" 이라는 용어는 연관되어 나열된 하나 이상의 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다. "결합된"이라는 용어는 컴포넌트들이 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 매개 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결되는 두 개의 컴포넌트들 간의 물리적 관계를 표시한다.
본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 결합되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치를 개략적으로 보여주는 배면 사시도이다. 알려진 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치(10)는 가스, 예를 들어 공기의 가압을 통한 질소 흡착에 의한 산소 생성 및 흡착된 질소의 배출을 통해 농축 산소를 생성할 수 있도록 구성된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치(10)는 케이스(11)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치(10)는 복수의 흡착 베드를 이용하여 압력 순환 흡착 방식에 의해 농축 산소를 생성하여 공급한다. 농축 산소를 생성하기 위한 요소들은 케이스(11)에 내에 수용될 수 있다. 입출력 정보를 표시하기 위한 인터페이스(66)가 케이스(11)에 구비될 수 있다.
한 쌍의 제1 커버, 즉 상부 커버(13)와 한 쌍의 제2 커버, 즉 하부 커버(15)가 제2 케이스(11) 내에 배치된다. 상부 커버(13)와 하부 커버(15)는 우수한 내열성 및 내구성을 가지고 제조가 용이한 발포 폼(foam), 예를 들어 EPP(Expanded Polypropylene) 폼으로 형성될 수 있다. 상부 커버(13)와 하부 커버(15)는 서로 조합되어 아래에서 설명할 농축 산소를 생성하기 위한 요소들을 수용할 수 있도록 형성된다.
도 4를 참조하면, 상부 커버(13)는 서로 마주하도록 배치되는 제1 및 제2 상부 커버(17, 19)를 포함한다. 제1 및 제2 상부 커버(17, 19)는 흡착 베드 어셈블리(31)를 수용하는 제1 수용부(18), 및 컴프레서 어셈블리(41)를 수용하는 제2 수용부(20)를 형성한다. 제2 상부 커버(19)는 제1 및 제2 수용부(18, 20)를 구획하는 구획 벽(21)을 포함한다. 나아가, 제2 상부 커버(19)는 제2 수용부(20)의 하부에 형성되는 제3 수용부(23)를 형성하며, 도 6 내지 도 9 등에 도시된 바와 같이 컴프레서(41)를 냉각하기 위한 냉각 팬(51)이 제3 수용부(23)에 배치된다.
도 17a를 참조하면, 컴프레서(41)로 공급되기 전의 흡입 공기의 소음을 줄이기 위한 흡기 소음기(62)가 상부 커버(13)에 형성된 공간에 배치될 수 있다. 흡기 소음기(62)가 배치되는 공간은 흡착 베드 어셈블리(31)와 컴프레서 어셈블리(41) 사이에 배치될 수 있다.
흡착 베드 어셈블리(31)는 제1 흡착 베드(33)와 제2 흡착 베드(35)를 포함하고, 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)에서 교대로 질소 흡착이 이루어지는 압력 순환 흡착 방식으로 농축 산소를 생성할 수 있다. 흡착 베드 어셈블리(31)는 가압을 통한 질소 흡착에 의한 산소 생성 및 흡착된 질소의 배출을 통해 농축 산소를 생성할 수 있으며, 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)는 교대로 이들 공정을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 개략적으로, 제1 흡착 베드(33)에서 질소 흡착에 의한 농축 산소가 생성되는 동안 제2 흡착 베드(35)에서는 흡착된 질소의 배출이 이루어지고, 반대로 제2 흡착 베드(35)에서 질소 흡착에 의한 농축 산소가 생성되는 동안 제1 흡착 베드(33)에서는 흡착된 질소의 배출이 이루어진다.
도 2를 참조하면, 케이스(11)는 흡착 베드 어셈블리(31)로의 공기 유입을 위한 흡기구(12)를 구비할 수 있다. 흡기구(12)는 케이스(11)의 후면 부분에 형성될 수 있으며, 먼지가 많은 환경 또는 고온 환경에서 사용할 수 있도록 흡기구(12)가 복수로 구비될 수 있다. 흡기구(12)를 통해서 유입된 공기는 흡기 필터(14)를 통과한 후 흡착 베드 어셈블리(31)로 공급될 수 있다.
나아가, 기존에 알려진 바와 같이, 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)로의 공기의 공급 및 질소의 배출을 조절하기 위한 공정 제어 밸브(36), 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)에서 배출되는 질소 가스의 소름을 저감하는 배기 소음기(37)가 구비될 수 있다. 이러한 공정 제어 밸브 및 배기 덕트는 흡착 베드 어셈블리(31)에 구비될 수 있다. 공정 제어 밸브(36)와 배기 소음기(37)는 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)의 하부에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)의 하측 부분, 공정 제어 밸브(36) 및 배기 소음기(37)는 한 쌍의 하부 커버(15)에 의해 둘러싸일 수 있다.
알려진 바와 같이, 흡착 베드 어셈블리(31)는 가압 공기를 공급하여 흡착 베드(33)를 가압하고 농축 산소를 생성하는 가압 공정, 제1 흡착 베드(33)의 후단과 제2 흡착 베드(35)의 후단을 연통시켜 상부 균등화가 이루어지도록 하는 상부 균등화 공정, 그리고 상부 균등화 공정에 이어 제1 흡착 베드(33)의 전단과 제2 흡착 베드(35)의 전단을 연통시켜 상하부 균등화가 이루어지도록 하는 상하부 균등화 공정을 포함하는 일련의 공정을 수행하도록 구성되고, 이를 통해 가압 공기로부터 농축 산소를 생성한다. 제1 및 제2 흡착 베드(33, 35)는 압력의 크기에 따른 질소 흡착 특성을 가지는 흡착제, 예를 들어 제올라이트를 이용하여 공기에서 질소를 선택적으로 제거하여 산소 농도를 높이는 방법으로 산소 농축 가스를 생성할 수 있다.
이와 같은 농축 산소를 생성하기 위한 일련의 공정을 수행하도록 공정 제어 밸브(36), 컴프레서(43) 등의 작동을 제어하는 컨트롤러(64)가 구비될 수 있다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(64)는 흡착 베드 어셈블리(31) 위에 위치하도록 상부 커버(13)에 형성된 공간에 배치될 수 있다.
컴프레서 어셈블리(41)는 공기를 압축하여 흡착 베드 어셈블리(31)로 공급한다. 컴프레서 어셈블리(41)는 공기를 압축하는 컴프레서(43), 및 컴프레서(43)를 지지하는 지지 프레임(45)를 포함할 수 있다. 지지 프레임(45)은 상부 커버(13) 내에 고정될 수 있으며, 컴프레서(43)를 지지할 수 있도록 구성된다. 지지 프레임(45)은 산소 공급 장치(10)의 이동 시 또는 컴프레서(43)의 시동 시에 발생하는 컴프레서(43)의 좌우 움직임을 제한하기 위한 가이드를 형성할 수 있다.
컴프레서(43)는 헤드(44)가 아래에 위치하고 바닥이 위에 있도록 뒤집힌 상태로 설치되며, 복수의 지지 스프링(47)에 의해 지지 프레임(45)에 매달린 상태로 지지될 수 있다. 예를 들어 컴프레서(17)는 BLDC 컴프레서일 수 있다. 4개의 지지 스프링(47)이 컴프레서(43)의 상단의 네 모서리를 지지하도록 배치될 수 있다. 지지 프레임(45)은 컴프레서(43)의 헤드(44)의 아래에 위치하는 냉각을 위한 공기 유입을 위한 공기 유입구(49)를 형성할 수 있다. 컴프레서(43)가 배치된 공간으로 냉각을 위한 공기를 유입시키기 위한 냉각 팬(51)가 공기 유입구(49)의 아래에 배치될 수 있다. 냉각 팬(51)에 의해 형성되는 상방향 공기 유동이 공기 유입구(49)를 통해 컴프레서(43)가 배치된 공간으로 유입될 수 있으며, 이에 의해 컴프레서(43), 특히 헤드(44)의 냉각이 이루어질 수 있다.
컴프레서(43)에서 배출된 압축 공기는 공정 제어 밸브(36)를 통해 제1 및 제2 흡착 베드(11, 13)로 공급된다. 공정 제어 밸브(36)는 유로 조절을 통해 농축 산소의 생산을 위한 각 공정이 수행될 수 있도록 작용한다.
위에서 설명한 흡착 베드 어셈블리(31)에서 배출된 배기, 즉 퍼지 질소는 컴프레서(43)가 배치되는 제2 수용부(20)로 이동한 후 외부로 배출되도록 구성된다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 커버(13)의 구획 벽(21)에는 흡착 베드 어셈블리(31)가 배치되는 제1 수용부(18)와 컴프레서 어셈블리(41)가 배치되는 제2 수용부(20)을 연결하는 연결 통로(22)가 형성된다. 이에 따라 배기가 컴프레서 어셈블리(41)가 배치된 제2 수용부(20)를 경유하여 외부로 배출되며, 이에 의해 배기 소음이 외부로 전달되는 것을 최소화하고 배기가 위에서 설명한 냉각 팬(51)에 의해 유입된 공기와 혼합된 후 외부로 배출될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 열교환기(55)가 냉각 팬(51)의 하부 근처에 위치하도록 케이스(11)의 바닥에 설치될 수 있다. 열교환기(55)는 컴프레서(43)에서 토출되는 높은 온도의 공기를 냉각하기 위한 부품 중의 하나이며, 냉각 팬(51)과 가까이 위치하여 외부 공기와의 열교환을 통해 내부의 열을 식히는 기능을 한다. 열교환기(55)는 컴프레서 어셈블리(41)의 하측 및 흡착 베드 어셈블리(31)의 하측을 마주하도록 배치될 수 있다. 열교환기(55)는 롤 본드 증발기(roll-bond evaporator) 타입으로 구현될 수 있으며, 냉각 팬(51)의 작동에 의해 유입되는 공기에 의해 열을 식히고 밑면은 외부의 대기와 접촉하도록 구성된다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 산소 공급 장치(10)의 냉각 유로를 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, 흡기구(12)를 통해 흡입된 공기는 3개의 냉각 유로를 통해 컴프레서(43)가 배치된 제2 수용부(20)로 유입된 후 배기 덕트를 통해 외부로 배출된다. 냉각유로 1은 흡기구(12)를 통해 유입된 공기가 냉각 팬(51)이 배치된 공간을 경유한 후 컴프레서(43)가 배치된 제2 수용부로(20)로 이동하는 유로이다. 냉각유로 2는 흡기구(12)를 통해 유입된 공기가 흡기 소음기(16)가 배치된 공간, 컨트롤러(18)가 배치된 공간, 냉각 팬(51)이 배치된 공간을 경유한 후 컴프레서(43)가 배치된 제2 수용부로(20)로 이동하는 유로이다. 냉각유로 3은 흡기구(12)를 통해 유입된 공기가 흡기 필터(14)가 배치된 공간, 흡착 베드 어셈블리(31)의 흡착 베드(33, 35), 배기 소음기(37)를 경유한 후 컴프레서(43)가 배치된 제2 수용부(20)로 이동하는 유로이다. 도 16a 및 도 16b는 냉각유로 1을 설명하기 위한 도면이고, 도 17a 내지 도 17c는 냉각유로 2를 설명하기 위한 도면이고, 도 18a 및 도 18b는 냉각유로 3을 설명하기 위한 도면이다. 냉각유로 1, 2, 3은 위에서 설명한 상부 커버(13) 및/또는 하부 커버(15)에 의해 형성될 수 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하여 냉각유로 1에 대해 설명한다. 흡입 공기 유로(①)가 흡기구(12)를 통한 냉각 유로(②)로 이어진다. 그런 다음 냉각 팬(51)이 배치된 냉각 팬 룸을 통한 냉각 유로(③)가 형성되고, 그런 다음 컴프레서(43)가 배치된 컴프레서 룸을 통한 냉각 유로(④)가 형성된다. 그리고 나서 상부 커버(13)에 의해 형성된 배기 덕트 유로(⑤)가 형성되고, 공기 중으로 배출되는 배출 유로(⑥)가 형성된다.
다음으로, 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 냉각유로 2에 대해 설명한다. 흡입 공기 유로(①)가 흡기구(12)를 통한 냉각 유로(②)로 이어진다. 그런 다음, 흡기 소음기(62)가 배치된 흡기 소음기 룸을 통한 냉각 유로(③)로 이어진다. 그런 다음, 컨트롤러(64)가 배치된 컨트롤러 룸을 통한 냉각 유로(④)가 형성된다. 이때, 컨트롤러 룸을 통한 냉각 유로(④)는 도 17b에 도시된 바와 같이, 상부 커버(13)의 외부로 배출된 후 하방향으로 이동하는 유로를 포함한다. 그런 다음, 그런 다음 냉각 팬(51)이 배치된 냉각 팬 룸을 통한 냉각 유로(⑤)가 형성되고, 그런 다음 컴프레서(43)가 배치된 컴프레서 룸을 통한 냉각 유로(⑥)가 형성된다. 그리고 나서 상부 커버(13)에 의해 형성된 배기 덕트 유로(⑦)가 형성되고, 공기 중으로 배출되는 배출 유로(⑧)가 형성된다.
다음으로, 도 18a 및 도 168를 참조하여 냉각유로 3에 대해 설명한다. 흡입 공기 유로(①)가 흡기구(12)를 통한 냉각 유로(②)로 이어진다. 그런 다음, 흡기 필터(14) 및 흡착 베드 어셈블리(13)를 통한 냉각 유로(③)가 형성되고, 흡착 베드 어셈블리(31)에서 배출된 퍼지 질소의 흐름인 냉각 유로(④)가 형성된다. 그런 다음 컴프레서(43)가 배치된 컴프레서 룸을 통한 냉각 유로(⑤)가 형성된다. 그리고 나서 상부 커버(13)에 의해 형성된 배기 덕트 유로(⑥)가 형성되고, 공기 중으로 배출되는 배출 유로(⑦)가 형성된다. 이때, 앞의 세 개의 냉각 유로(①, ②, ③)는 흡입된 공기의 흐름이고, 뒤의 네 개의 냉각 유로(④, ⑤, ⑥, ⑦)는 퍼지 질소의 흐름이다. 즉 본 발명의 실시예에서는 흡착 베드 어셈블리(31)에서 배출된 퍼지 질소가 흡입 공기와 섞여 컴프레서(43)가 배치된 공간을 통과한 후 외부로 배출되는 구조가 구현되며, 이에 의해 냉각 효과가 향상될 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
10: 산소 공급 장치 11: 케이스
13: 상부 커버 15: 하부 커버
17, 19: 제1 상부 커버 18: 제1 수용부
20: 제2 수용부 21: 구획 벽
62: 흡기 소음기 31: 흡착 베드 어셈블리
33: 제1 흡착 베드 35: 제2 흡착 베드
41: 컴프레서 어셈블리 43: 컴프레서
44: 컴프레서 헤드 45: 지지 프레임
47: 스프링 36: 공정 제어 밸브
37: 배기 소음기 64: 컨트롤러
51: 냉각 팬 55: 열교환기
14: 흡기 필터 12: 흡기구
22: 연결 통로 49: 공기 유입구
66: 인터페이스
13: 상부 커버 15: 하부 커버
17, 19: 제1 상부 커버 18: 제1 수용부
20: 제2 수용부 21: 구획 벽
62: 흡기 소음기 31: 흡착 베드 어셈블리
33: 제1 흡착 베드 35: 제2 흡착 베드
41: 컴프레서 어셈블리 43: 컴프레서
44: 컴프레서 헤드 45: 지지 프레임
47: 스프링 36: 공정 제어 밸브
37: 배기 소음기 64: 컨트롤러
51: 냉각 팬 55: 열교환기
14: 흡기 필터 12: 흡기구
22: 연결 통로 49: 공기 유입구
66: 인터페이스
Claims (10)
- 공기를 압축하여 압축 공기를 공급할 수 있도록 구성되는 컴프레서 어셈블리,
압력 순환 흡착 방식에 의해 상기 컴프레서 어셈블리에 의해 공급되는 상기 압축 공기로부터 질소를 흡착하여 농축 산소를 생성할 수 있도록 구성되는 복수의 흡착 베드를 포함하는 흡착 베드 어셈블리,
상기 컴프레서 어셈블리와 상기 흡착 베드 어셈블리를 둘러싸도록 형성되는 커버, 그리고
상기 커버를 수용할 수 있도록 형성되고 상기 컴프레서 어셈블리로 공급되는 공기가 유입되는 흡기구를 구비하는 케이스를 포함하고,
상기 커버는 상기 흡기구를 통해서 공급된 상기 공기가 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간을 통과한 후 외부로 배출되도록 구성되고,
상기 커버는 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치되는 제1 수용부, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치되는 제2 수용부, 그리고 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 구획하는 구획 벽을 포함하고,
상기 구획 벽은 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출되는 퍼지 질소가 상기 제2 수용부로 이동할 수 있도록 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 연결하는 연결 통로를 구비하고,
상기 커버는 상기 흡기구를 통해서 공급된 공기 및 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출된 퍼지 질소에 의해 이루어지는 제1 내지 제3 냉각 유로를 형성하도록 구성되고,
상기 제1 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성되고,
상기 제2 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 상기 구획 벽, 컨트롤러가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성되고,
상기 제3 냉각 유로는 상기 흡기구를 통해 유입된 공기가 흡기 필터와 상기 흡착 베드 어셈블리로 유입되도록 구성되고, 상기 흡착 베드 어셈블리에서 배출된 퍼지 질소가 상기 구획 벽, 상기 컴프레서 어셈블리가 배치된 공간, 상기 구획 벽, 상기 흡착 베드 어셈블리가 배치된 측을 차례로 지나 외부로 배출되도록 구성되는 산소 공급 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컴프레서 어셈블리는 상기 공기를 압축할 수 있도록 구성되는 컴프레서, 그리고 상기 컴프레서를 지지하는 지지 프레임을 포함하고,
상기 컴프레서는 헤드가 아래로 위치하도록 상하가 뒤집힌 상태로 상기 지지 프레임에 지지되는 산소 공급 장치. - 제2항에 있어서,
상기 컴프레서는 복수의 스프링에 의해 매달린 상태로 상기 지지 프레임에 지지되는 산소 공급 장치. - 제2항에 있어서,
상기 지지 프레임 아래에 배치되는 냉각 팬을 더 포함하고,
상기 지지 프레임은 상기 냉각 팬에 의해 유동하는 공기가 상방향으로 이동하여 상기 컴프레서의 헤드로 유입될 수 있도록 형성되는 공기 유입구를 구비하는 산소 공급 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 컴프레서 어셈블리와 상기 흡착 베드 어셈블리 아래에 배치되는 열교환기를 더 포함하는 산소 공급 장치. - 제1항에 있어서,
상기 커버는 발포 폼으로 형성되는 산소 공급 장치. - 제7항에 있어서,
상기 발포 폼은 EPP 폼인 산소 공급 장치. - 제1항에 있어서,
상기 커버는
상기 흡착 베드 어셈블리의 하측 부분을 감싸도록 형성되는 한 쌍의 하부 커버, 그리고
상기 흡착 베드 어셈블리의 상측 부분 및 상기 컴프레서 어셈블리를 감싸도록 형성되는 한 쌍의 상부 커버를 포함하는 산소 공급 장치. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230091733A KR102612661B1 (ko) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 산소 공급 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230091733A KR102612661B1 (ko) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 산소 공급 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102612661B1 true KR102612661B1 (ko) | 2023-12-13 |
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ID=89157570
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230091733A KR102612661B1 (ko) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 산소 공급 장치 |
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2023
- 2023-07-14 KR KR1020230091733A patent/KR102612661B1/ko active IP Right Grant
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| GRNT | Written decision to grant |