KR102618511B1 - 산소 발생 효율이 증가된 산소 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소농도를 용도에 맞게 변경함과 동시에 산소 발생 전 수분을 제거하여 산소 발생 효율을 증가시킨 산소 발생기에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입부와; 상기 흡입부를 통해 흡입된 공기를 압축하는 압축기와; 압축된 공기로부터 수분을 제거하는 수분 제거부와; 제올라이트가 내장된 베드를 둘 이상 포함하여, 상기 압축된 공기로부터 질소를 흡착하여 공기 중의 산소농도를 높이도록 설치되는 베드 모듈와; 상기 베드 모듈로부터 전달되는 산소를 외부로 배출하는 산소 배출부; 및 상기 베드 모듈 출구와 상기 산소 배출부의 입구 사이에 설치되고, 상기 산소 배출부를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도를 유지하도록 자동 조절해 주는 산소농도 조절부; 를 포함한다.
따라서, 산소 발생 효율을 극대화할 수 있고, 산소 발생기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있으며, 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하고, 안전성도 확보할 수 있다

Description

산소 발생 효율이 증가된 산소 발생기{Oxygen Generator with Increased Oxygen Generation Efficiency}

본 발명은 산소농도를 용도에 맞게 변경할 수 있는 산소 발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축하고, 압축된 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 배출하도록 구성하되, 베드 모듈의 출구와 산소 배출부의 입구 사이에 산소농도 조절부를 설치하여 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도(예를 들어 32~35%)를 자동 유지하도록 하는 방식을 통해 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하도록 하고, 안전성도 확보할 수 있도록 발명한 산소농도를 용도에 맞게 변경할 수 있는 산소 발생기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 베드 모듈 전단에 수분 제거부를 구비하여 수분이 제거된 공기가 베드 모듈로 유입될 수 있도록 하여, 수분이 질소 협착되는 것을 방지하는 효율 높은 산소 발생기에 관한 것이다.

일반적으로 산소 발생기는 순도 높은 산소를 발생시키는 PSA(Pressure Swing Adsorption, 압력 변동 흡착) 방식이 있다.

상기 PSA형 방식은 흡착제를 이용한 산소발생 원리로, 공기중의 질소분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법을 이용하고 있으며, 현재 가장 많이 활용되고 있는 기술중의 하나이다.

상기 PSA형 방식은 물리적인 작용에 의해 고순도 산소 및 질소를 선택적으로 연속 분리하여 생산하는 방식으로, 화학적 반응을 사용하지 않고 전기를 동력으로 순수 물리적 작용에 의해 고순도 산소를 연속적으로 발생하는 기술이다.

구체적으로, 흡착제(일반적으로 제올라이트(Zeolite)를 사용할 수 있다.)의 선택적 흡착력을 이용하여 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 방식으로서 흡착탑(module)에 고압의 공기를 통과시키고 흡착, 균압, 탈착의 연속 동작을 통해 질소, 산소 가스를 생산하는 방식이다.

즉, 흡착제는 질소에 대한 흡착속도가 산소보다 빠른 특성을 가지고 있는 세라믹 재질로 공기를 에어 컴프레셔로 가입하여 흡착된 모듈을 통과시킬 때 흡착제는 질소를 선택적으로 흡착하고 산소는 배출하게 되므로 고순도의 산소가 발생할 수 있다.

하지만 상기 PSA형 방식의 경우, 공기의 산소농도는 높지만, 제올라이트 베드에 질소대신 습기가 다량 흡착하게 되어 수명이 단축될 수 있는 단점이 있으며, 이를 개선하기 위한 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

뿐만 아니라, 종래 대부분의 PSA 방식 산소 발생기는 산소농도를 자동 조절하여 배출시키는 구성이 없어, 사용자가 정해진 농도(예를 들어 35%)를 초과하는 산소를 공급받을 경우, 산소중독과 같은 부작용이 발생하고, 이에 더하여 화재 발생의 위험성이 높은 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 외부 공기를 흡수한 후, 흡수한 공기중의 산소농도를 높여 다시 배출할 수 있도록 하되, 베드 모듈의 출구와 산소 배출부의 입구 사이에 산소농도 조절부를 설치하여 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도(예를 들어 32~35%)를 자동 유지하도록 함으로써 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하고, 안전성도 확보할 수 있는 산소농도를 용도에 맞게 변경할 수 있는 산소 발생기를 제공하는데 있다.

또한, 베드 모듈 전단에 수분 제거부를 구비해 수분이 제거된 공기가 베드 모듈로 유입될 수 있도록 하여, 수분이 질소 협착되는 것을 방지해 산소 발생 효율을 증가시키는데 있다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

본 발명은 산소농도를 용도에 맞게 변경함과 동시에 산소 발생 전 수분을 제거하여 산소 발생 효율을 증가시킨 산소 발생기에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입부와; 상기 흡입부를 통해 흡입된 공기를 압축하는 압축기와; 압축된 공기로부터 수분을 제거하는 수분 제거부와; 제올라이트가 내장된 베드를 둘 이상 포함하여, 상기 압축된 공기로부터 질소를 흡착하여 공기 중의 산소농도를 높이도록 설치되는 베드 모듈와; 상기 베드 모듈로부터 전달되는 산소를 외부로 배출하는 산소 배출부; 및 상기 베드 모듈 출구와 상기 산소 배출부의 입구 사이에 설치되고, 상기 산소 배출부를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도를 유지하도록 자동 조절해 주는 산소농도 조절부; 를 포함한다.

따라서, 산소 발생 효율을 극대화할 수 있고, 산소 발생기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있으며, 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하고, 안전성도 확보할 수 있다

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 산소 발생기에 의하면, 제올라이트가 내장된 베드에 투입되는 공기의 절대 수증기량을 낮추고, 분기관을 이용하여 상기 베드가 접촉하는 공기의 양을 줄임으로써, 베드 내부의 제올라이트가 습기와 접촉하는 양을 낮춰 산소 발생기의 수명을 대폭 연장시키고 산소 발생 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 산소농도를 용도에 맞게 변경할 수 있는 산소 발생기에 의하면, 베드 모듈의 출구와 산소 배출부의 입구 사이에 산소농도 조절부를 설치하여 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도(예를 들어 32~35%)를 자동 유지하도록 함으로써 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하고, 안전성도 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 공정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 산소 발생기의 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산소농도 조절부의 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기의 베드 모듈 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수분 제거부가 구비된 산소 발생기의 개략적인 블록 구성도이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 수분 제거부의 개략적인 블록 구성도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시 예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 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 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 포함하여 각 구성에 따른 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 산소 발생기의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 산소농도 조절부의 블럭 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기의 베드 모듈 측면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명의 산소농도를 용도에 맞게 변경할 수 있는 산소 발생기에 대한 일 실시 예는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입부(10)와; 상기 흡입된 공기를 압축하는 압축기(20); 상기 압축된 공기를 통과시켜 공기 중의 질소를 흡착하는 베드 모듈(50); 질소가 흡착됨에 따라 산소농도가 높아진 공기를 외부로 배출하는 산소 배출부(60); 및 상기 베드 모듈(50)의 출구와 상기 산소 배출부(60)의 입구 사이 설치되는 산소농도 조절부(80)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 산소 발생기(G)는 하나의 함체 내부에 설치되어 사용될 수도 있으나, 공장이나 사무실 등에 설치되어 하나의 시스템으로 설치될 수도 있다.

또한 본 발명에 대하여 설명함에 있어서, 공기가 이동하는 경로를 기준으로 전단 및 후단이라 지칭할 수 있다.

본 발명에 대하여, 도 1을 참고하여 각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 흡입부(10)는 외부로부터 공기를 흡입하는 역할을 할 수 있으며, 별도의 흡입모터를 설치하여 효율적으로 공기를 흡입하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 흡입부(10) 후단 또는 상기 흡입부(10) 내에는 별도의 정화필터(F)를 더 설치하여, 외부로부터 공기를 흡입할 때, 이물질을 제거하도록 할 수 있다.

상기 정화필터는 인조 합성섬유로 만든 여과지 또는 종이 필터 또는 헤파필터를 이용할 수도 있다.

상기 정화필터를 통과한 공기는 상기 흡입부(10) 또는 정화필터와 연결된 압축기(20)로 유입될 수 있다.

일반적으로 압축기(20)는 컴프레셔(Compressor)를 이용할 수 있으며, 상기 압축기(20)는 유입되는 공기를 압축하여 배출하는 역할을 한다.

상기 압축기(20)에서 배출된 공기는 상기 압축기(20)와 연결된 수분필터(30)를 더 통과할 수 있다. 상기 수분필터(30)는 공기중의 수분을 제거하고, 약간의 미세먼지도 제거할 수 있으며, 상기 수분필터(30)는 수증기를 원심분리하는 방식을 이용할 수 있다.

더욱 구체적으로는, 수증기를 포함하고 있는 공기가 상기 수분필터(30)를 거치면, 원심력에 의해 분리되어 수분이 아래로 쌓이게 되고, 상기 수분필터(30)를 통과한 공기는 절대 수증기량이 줄어 들어 배출될 수 있다.

상기 수분필터(30)를 통과한 공기는 베드 모듈(50)에 유입되어 공기 중의 산소농도를 높일 수 있다.

상기 베드 모듈(50)은 둘 이상의 베드(51)를 포함하여 구성되는 모듈로서, 베드 모듈(50)에 대해서는 하기에 보다 상세하게 설명하도록 한다.

다시 상기 베드(51)는 제올라이트(53)가 충진된 장치로, 공기가 통과하면 공기 중의 질소가 제올라이트(53)에 흡착되어 배출되는 공기의 산소농도가 높아질 수 있다.

이 때, 상기 베드(51)에 습도가 높은 공기가 유입되면, 제올라이트(53)는 질소와 흡착하지 않고 수분과 흡착하게 되어 순도 높은 산소의 발생이 곤란해지는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 베드 모듈(50)(베드(51))에 공급되는 공기의 습도를 낮추기 위해 수분필터(30)를 사용하였고, 더욱 효과적으로 습도를 낮추기 위하여 상기 베드 모듈(50)의 전단에 건조기(40)를 더 설치하여 공기 중의 수분을 제거하고 있다.

상기와 같은 이유로 상기 베드 모듈(50)을 통과한 공기는 베드 모듈(50)을 통과하기 전의 공기보다 산소농도가 높아질 수 있다.

이 때, 상기 산소 배출부(60)를 통해 나가는 산소의 순도는 90%를 넘지만, 실제 사용하는 산소의 농도는 35%로 낮추는 것이 바람직하다.

특히, 의료용과 달리 가정용으로 사용되는 산소 발생기(G)에서 산소의 농도가 35%를 초과하면, 산소중독과 같은 부작용이 발생하고, 화재 발생의 위험성이 높아질 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 베드 모듈(50)의 출구와 상기 산소 배출부(60)의 입구 사이에 산소농도 조절부(80)를 설치하여, 상기 산소 배출부(60)를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도를 유지하도록 하였다.

도 2는 본 발명에 따른 산소농도 조절부(80)의 블럭 구성도를 나타낸 것으로, 이에 따르면 상기 산소농도 조절부(80)는 소정 용적을 갖는 버퍼(81)의 일측 입구에 깨끗하고 건조한 공기(Clean Dry Air: 이하 "CDA"라고 약칭함)가 공급되고, 상기 버퍼(81)의 타측 입구에는 상기 베드 모듈(50)에서 배출되는 산소가 유량계(82)를 통해 공급된다.

또, 상기 버퍼(81) 내부에 채워진 산소의 농도는 산소센서(85)를 통하여 검출되어 컨트롤부(84)에서 전달되고, 상기 컨트롤부(84)에 제어하고자 하는 산소농도가 입력하면 상기 컨트롤부에서 레귤레이터(83)에 개폐량 제어용 출력신호를 출력하며, 상기 레귤레이터(83)에서 CDA 공급라인을 통해 상기 버퍼(81) 내부로 공급되는 CDA 유량을 조절 공급하여 원하는 산소의 농도를 조정할 수 있다.

즉, 상기 산소농도 조절부(80)에서 산소는 항상 투입이 되고, 버퍼에 공급되는 CDA의 양을 조절해 원하는 농도를 조절한다.

이때, 상기 컨트롤부(84)에서 상기 레귤레이터(83)의 개폐량을 조절하여 상기 산소 배출부(60)를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도는 32~35%가 되도록 조절해 주는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 산소 배출부(60)를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 32~35%를 유지하도록 자동 조절해 주게 되면, 사용자의 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소 공급 효과가 유효하게 되고, 안전성도 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 베드 모듈(50)의 부하를 낮추면서, 배출되는 산소의 농도를 맞추기 위해, 상기 수분필터(30)를 통과한 깨끗한 공기를 상기 베드 모듈(50)을 통과한 높은 산소농도를 갖는 공기와 혼합한다.

이를 위하여, 본 발명은 상기 수분필터(30)와 건조기(40) 사이에서 상기 산소 배출부(60)와 베드 모듈(50) 사이를 연결하는 분기관(70)을 더 설치하고, 이들을 연결할 때, 오리피스조인트(71)를 사용하여 공기 혼합비를 조정할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용된 산소 발생기에서 사용되는 상기 베드 모듈(50)의 실시 예를 도시한 것으로, 상기 베드 모듈(50)은 복수의 베드(51)를 포함하고, 이들 중 어느 하나의 베드(51)를 교체하는 중에도, 나머지 베드들(51)을 이용하여 연속적으로 산소를 배출할 수 있도록 한다.

상기 베드 모듈(50)은 3개의 베드들(51)을 포함하며, 이 3개의 베드(51) 중 2개의 베드들(51)을 상시적이고 연속적으로 이용하여 공기 내의 질소를 제거할 수 있다.

우선, 건조기(40)를 통과한 공기가 상기 베드 모듈(50)에 유입되기 위하여 상기 베드 모듈(50)의 일측에는 공급관(55)이 위치하고, 상기 베드 모듈(50)의 타측에는 베드 모듈(50)을 관통한 공기가 배출되는 배출관(56)이 위치할 수 있다.

본 발명은 3개의 베드들(51)이 설치되는 것으로, 상기 공급관(55)과 3개의 베드들(51)을 연결하기 위한 연결관(57)이 더 설치되고, 이 연결관(57)은 상기 3개의 베드들(51)과 배출관(56)을 연결하도록 상기 베드들(51)의 일측 및 타측에 모두 설치될 수 있다.

아울러 상기 공급관(55)은 사각형의 프레임으로 구성되고, 내측에 공기가 이동하는 공간이 형성되며, 상기 공급관의 하단은 밀폐된 형상이고, 4면 중 서로 마주보는 어느 두 면에 배출공이 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 연결관들(57)은 동일한 구조로 이루어짐에 따라, 설명의 편의를 위하여, 상기 공급관(55)과 3개의 베드들(51)을 연결하는 연결관(57)을 기준으로 각각의 구조 및 동작 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

상기 연결관(57)은 삼각형을 이루는 삼각프레임(571)과, 상기 삼각프레임(571)의 각 모서리로부터 절곡 형성된 다리관들(573)을 포함하고, 이 다리관들(573)이 각각 3개의 베드들(51)에 대응하여 결합될 수 있다.

상기 다리관(573)과 베드(51)는 1대1 매칭되어 결합되는 것으로, 상기 베드(51)는 상기 다리관(573)에 탈착 가능하게 결합되어, 베드(51)에 이상이 발생한 경우, 하나씩 교체할 수 있도록 설치된다.

이때, 상기 베드 모듈(50)는 상기한 바와 같이 제올라이트 등의 흡착제를 사용하는 PSA(Pressure Swing Absorption)방식에 한정하지는 않는다.

즉, 상기 베드 모듈(50)은 상기한 PSA 방식 이외에도, 기체의 물질에 대한 극성의 차이와 기체분자 크기의 상이성을 이용하여 기체를 분리하는 기체분리막 방식과, 다수의 적층된 평막 사이로 공기를 통과시켜 산소를 부화시키는 평막 방식, 진공 펌프를 이용하여 압력차를 만들고 흡착제에 의하여 산소 부화 공기를 만드는 방식인 VSA(Vacuum Swing Adsorption)방식, 및 RVSA(Rapid Vacuum Swing Adsorption)방식 등과 같이 공지된 다양한 산소분리방법 중 어느 한 방식을 적용할 수도 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 습도가 높은 공기가 베드에 유입되면, 제올라이트는 질소가 아닌 수분과 흡착하게 되어 산소 발생 기능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이하에서는 공기 중에서 수분을 제거하는 수분 제거부가 구비된 산소 발생기에 대해 제안한다.

도 4는 본 발명에 따른 수분 제거부가 구비된 산소 발생기의 개략적인 블록 구성도이고, 도 5 및 6은 본 발명에 따른 수분 제거부의 개략적인 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 앞서 도 1을 참조하여 상술한 산소 발생기(G')에 수분 제거부(400)가 추가로 구비될 수 있다.

수분 제거부(400)는 베드 모듈(50) 전단에 구비되어 베드 모듈(50)로 공급되는 공기에서 수분을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 수분 제거부(400)는 히터(900), 팬(800), 수분 필터(30) 및 수분 측정 센서(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 중, 수분 제거부(400)는 앞서 상술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

히터(900)는 압축기(20)로부터 유입된 압축 공기를 데운 후 데워진 공기를 수분 필터(30)로 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 히터(900)는 도 5 내지 7에 예시한 바와 같이, 공기가 유입되는 공간인 챔버(500)에 구비되어 해당 챔버(500)에 유입된 공기를 데워 상대 습도를 낮추는 기능을 수행할 수 있다.

팬(800)은 수분 필터(30)를 향해 작동하여 수분 필터(30) 내부로 유입된 뜨거운 공기를 차갑게 식힘으로써 수분을 응결시켜 보다 효과적으로 수분이 수분 필터(30)에 의해 제거될 수 있도록 촉진하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 팬(800)은 수분 제거부(400) 내에서 수분 필터(30)를 향해 설치될 수 있다.

수분 필터(30)는 히터(900)로부터 공급된 공기의 수분을 제거/필터링하는 역할을 수행할 수 있다.

수분 측정 센서는 수분 필터(30)의 공기 배출구에 구비되어 수분 필터를 통과하는 공기의 수분을 측정할 수 있다. 본 도면에는 도시하지 않았으나, 수분 측정 센서는 센싱 결과를 컨트롤부로 전송해줄 수 있으며, 컨트롤부(84)는 센싱된 수분량을 기초로 수분 제거부(400)의 수분 제거 동작을 제어하거나 수분 제거부(400)에 구비된 스위치(600-1, 600-2)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 내지 7을 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.

도 5 및 6을 참조하면, 히터(900)가 구비된 챔버(500)(1층)와 수분 필터(30)(2층)는 순서대로 적층된 적층 구조로 구비될 수 있다. 그 결과, 히터(900)에 의해 데워진 챔버(500) 내 공기는 대류 현상에 의해 자연스럽게 상승하여 히터(900) 상측에 구비되어 있는 수분 필터(30)로 빠르게 자동 공급될 수 있다. 따라서, 대량의 공기가 매우 신속하게 수분 필터(30)로 자동 공급되므로, 보다 효율적인 수분 제거 및 산소 발생 동작이 수행된다는 효과가 있다.

수분 제거부(400)는 공기 흐름을 제어하기 위한 복수의 스위치(600-1, 600-2)를 구비할 수 있다. 우선, 수분 제거부(900)는 베드 모듈(50)로 공기를 배출하는 공기 배출구를 on(또는 열림) 또는 off(닫힘)하는 제1 스위치(600-1)를 구비할 수 있다. 특히, 제1 스위치(600-1)는 수분 필터(30)와 베드 모듈(50)을 연결하는 관 사이에 구비되어 수분 필터(30)로부터 배출되는 공기량을 조절할 수 있다.

도 5를 참조하면, 수분 제거부(400)(특히, 컨트롤부(84))는 수분 측정 센서의 수분 측정 결과에 따라 공기의 수분량이 기설정된 수분량을 초과하는 경우 제1 스위치부(600-1)를 off하고, 공기의 수분량이 기설정된 수분량 이하인 경우 제1 스위치부(600-1)를 on할 수 있다. 이를 통해, 수분량이 많은 공기는 수분 제거부(400) 밖으로 유출되지 않고 일정 수분량 미만의 공기만 유출시켜 베드 모듈(50)에 의한 질소 흡착을 방해하지 않고 산소 발생 성능 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 수분 제거부(400)는 수분 필터(30)와 히터(900)가 구비된 챔버(500)를 연결하는 연결관(700)의 입구를 on 또는 off하는 제2 스위치부(600-2)를 더 포함할 수 있다. 제2 스위치부(600-2)는 제1 스위치부(600-1)와 반대로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치부(600-1)가 on 또는 off 동작 수행 시, 제2 스위치(600-2)는 off 또는 on 동작을 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 수분 제거부(400)(특히, 컨트롤부(84))는 수분 측정 센서의 수분 측정 결과에 따라 공기의 수분량이 기설정된 수분량을 초과하는 경우 제2 스위치(600-2)를 on할 수 있으며, 공기의 수분량이 기설정된 수분량 이하인 경우 제2 스위치부(600-2)를 off할 수 있다. 이를 통해, 수분량이 많은 공기는 베드 모듈(50)로 유출되지 않고 다시 히터 챔버(500)로 재유입되어 수분 필터(30)를 재통과함으로써 한 번 더 수분 제거 과정을 거쳐 원하는 공기의 수분량을 기설정된 수분량 이하로 낮출 수 있다.

수분 제거부(400)는 다양한 모드로 동작할 수 있다.

일 실시예로서, 수분 제거부(400)는 전기 절약을 위한 절전 모드로 동작할 수 있다. 절전 모드에서, 수분 제거부(400)는 도 1의 예시에서와 같이 수분 필터(30)만 이용하여 수분 제거 동작을 수행하다가, 특정 조건 만족 시에만 팬(800) 및 히터(900)를 작동시키는 동작을 수행할 수 있다. 특정 조건은 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있는데, 예를 들어 팬/히터(800, 900)는 특정 시간대, 특정 요일, 특정 월에만 동작하거나, 수분 제거 효율, 산소 발생 효율이 특정 수치를 벗어난 경우에만 동작할 수 있다. 수분 제거부(400)(특히, 컨트롤부(84))는 수분 측정 센서의 측정 데이터를 지속적으로 기록하여 수분 제거 효율을 도출하고, 산소 센서(85)의 산소 측정 데이터를 지속적으로 기록하여 산소 발생 효율을 도출하여 모니터링할 수 있다. 만일, 수분 제거 효율 및/또는 산소 발생 효율이 기설정된 수치 미만으로 감소한 경우, 수분 제거 효율 및/또는 산소 발생 효율을 향상시키기 위해 팬/히터(800, 900)를 추가적으로 가동시킬 수 있다. 수분 제거부(400)는, 수분 제거 효율 및/또는 산소 발생 효율이 떨어질수록 팬/히터(800, 900) 가동 시간/강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 수분 제거 효율 및/또는 산소 발생 효율이 기설정된 수치 미만으로 떨어진 경우, 수분 필터(30) 및/또는 베드 모듈(50)에 대한 점검 알림을 사용자에게 제공할 수 있다.

다른 실시예로서, 수분 제거부(400)는 계절 모드로 동작할 수 있다.

공기는 외부 환경 영향을 매우 크게 받는다는 점을 고려하여, 수분 제거부(400)는 여름 또는 겨울 모드에서, 팬 및 히터 중 어느 하나만을 선택적으로 추가 작동시킬 수 있다. 여름 모드의 경우, 이미 공기가 매우 뜨겁게 데워져 있고 수분이 많이 함유되어 있을 확률이 높다. 이 경우, 수분 제거부(400)에서 히터(900)를 가동하는 것은 큰 의미가 없다. 따라서, 여름 모드에서 수분 제거부(400)는 팬(800)만을 가동하여 데워진 공기를 식히는 동작만 수행할 수 있다. 반대로, 겨울 모드의 경우, 외부 환경에 의해 공기가 매우 빠르게 식을 확률이 높다. 이 경우, 수분 제거부(400)에서 팬(800)을 가동하는 것은 큰 의미가 없다. 따라서, 겨울 모드에서 수분 제거부(400)는 히터(900)만을 가동하여 차가운 공기를 데우는 동작만 수행할 수 있다.

여름/겨울 모드는 사용자로부터 직접 모드 선택 입력을 수신하거나, 온도 센서를 별도로 구비하여 온도 센싱 결과를 기초로 수분 제거부(400)가 스스로 판단하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 수분 제거부(400)는 제1 온도 초과로 온도가 측정된 경우 여름 모드로, 제2 온도 미만으로 온도가 측정된 경우 겨울 모드로 동작할 수 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면을 참고하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다.

예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다 해야 할 것이다.

G : 산소 발생장치
10 : 흡입부 20 : 압축기
30 : 수분필터 40 : 건조기
50 : 베드 모듈 51 : 베드
53 : 제올라이트 55 : 공급관
56 : 배출관 57 : 연결관
60 : 산소 배출부
70 : 분기관 71 : 오리피스조인트
F : 정화필터
80 : 산소농도 조절부
81 : 버퍼 82 : 유량계
83 : 레귤레이터 84 : 컨트롤부
85 : 산소센서

Claims (6)

1. 산소 발생기에 있어서,
   외부로부터 공기를 흡입하는 흡입부와; 상기 흡입부를 통해 흡입된 공기를 압축하는 압축기와;
   압축된 공기로부터 수분을 제거하는 수분 제거부와;
   제올라이트가 내장된 베드를 둘 이상 포함하여, 상기 압축된 공기로부터 질소를 흡착하여 공기 중의 산소농도를 높이도록 설치되는 베드 모듈과;
   상기 베드 모듈로부터 전달되는 산소를 외부로 배출하는 산소 배출부; 및
   상기 베드 모듈 출구와 상기 산소 배출부의 입구 사이에 설치되고, 상기 산소 배출부를 통해 사용자에게 제공되는 공기 중의 산소농도가 정해진 농도를 유지하도록 자동 조절해 주는 산소농도 조절부; 를 포함하되,
   상기 산소 발생기는 온도 센싱 결과를 기초로 스스로 변환할 수 있는 여름 모드와 겨울 모드를 포함하고,
   여름 모드일 경우, 상기 수분 제거부로 하여금 팬만을 가동하여 데워진 공기를 식히는 동작만 수행하고,
   겨울 모드일 경우, 상기 수분 제거부로 하여금 히터만을 가동하여 차가운 공기를 데우는 동작만을 수행하는, 산소 발생기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수분 제거부는,
   상기 압축된 공기를 데운 후 데운 공기를 수분 필터로 공급하는 히터;
   상기 수분 필터를 향해 작동하여 상기 수분 필터로 인입된 데워진 공기를 식히는, 팬;
   상기 히터로부터 공급된 공기의 수분을 제거하는 수분 필터; 및
   상기 수분 필터의 공기 배출구에 구비되어 상기 수분 필터를 통과한 공기의 수분량을 측정하는 수분 측정 센서; 를 포함하는, 산소 발생기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 히터가 구비된 챔버 및 상기 수분 필터는 순서대로 적층된 적층 구조로 구비되며,
   상기 히터에 의해 데워진 공기는 대류 현상에 의해 상승하여 상기 히터 상측에 구비되어 있는 상기 수분 필터로 자동 공급되는, 산소 발생기.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 수분 제거부는 상기 베드 모듈로 공기를 배출하는 공기 배출구를 on 또는 off 하는 제1 스위치부; 를 더 포함하고,
   상기 수분 제거부는,
   상기 수분 측정 센서의 측정 결과에 따라 상기 공기의 수분량이 기설정된 수분량을 초과하는 경우, 상기 제1 스위치부를 off하고,
   상기 수분 측정 센서의 측정 결과에 따라 상기 공기의 수분량이 상기 기설정된 수분량 이하인 경우, 상기 제1 스위치부를 on하는, 산소 발생기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 수분 제거부는 상기 수분 필터의 공기 배출구와 상기 히터가 구비된 챔버를 연결하는 연결관의 입구를 on 또는 off 하는 제2 스위치부; 를 더 포함하며,
   상기 제2 스위치부는 상기 공기의 수분량이 기설정된 수분량을 초과하는 경우 on되는, 산소 발생기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수분 제거부는,
   상기 수분 측정 센서를 이용하여 기설정된 시간 동안의 수분 제거 효율을 도출하고, 상기 수분 제거 효율이 기설정된 수치 미만으로 감소한 경우, 상기 히터 및 팬을 가동시키는, 산소 발생기.