KR20000063883A

KR20000063883A - 기체분리막을 이용한 산소공급장치

Info

Publication number: KR20000063883A
Application number: KR1020000045941A
Authority: KR
Inventors: 이흥섭; 임재희
Original assignee: 이흥섭; 임재희
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2000-11-06
Also published as: KR100364584B1

Abstract

본 발명은 공기를 기체분리막에 투과시켜 산소농도를 높여 가정이나 사무실, 업소 등에 공급해 줌으로써, 쾌적한 실내공간을 제공할 수 있도록 된 기체분리막을 이용한 실내 산소공급장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 양측에 유입구(11)와 배출구(13)가 마련되고 둘레면에는 배기공(12)이 형성된 케이스(10)와, 이 케이스(10)의 내부 공간부에 설치되어 산소와 질소의 투과속도차를 이용해 유입된 공기 중의 산소를 질소에 비해 상대적으로 빠른 속도로 투과시켜 배기공(12)으로 공급해주는 기체분리수단(20)과, 상기 케이스(10)의 유입구(11)에 연결되어 공기를 가압 공급하는 압축기(30)와, 상기 케이스(10)의 배기공(12)에 연결되어 기체분리수단(20)을 투과한 공기를 실내로 공급하는 분배기(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기체분리막을 이용한 산소공급장치가 제공된다.

Description

기체분리막을 이용한 산소공급장치{Oxygen supply device utilizing air segregaton film}

본 발명은 기체분리막을 이용한 산소공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기를 기체분리막에 투과시켜 산소농도를 높여 가정이나 사무실, 업소 등에 공급해 주므로써, 쾌적한 실내공간을 제공할 수 있도록 된 기체분리막을 이용한 실내 산소공급장치에 관한 것이다.

현대사회는 산업발전에 따라 화석연료의 사용량이 증가되고, 기타 다양한 환경오염원이 늘어남에 반해, 이러한 대기중에 산소를 공급해주는 식물군은 점차 줄어들어 대기오염의 심각성이 크게 대두되고 있다. 따라서, 최근에는 이러한 대기환경하에서도 쾌적한 삶을 영위하기 위한 하나의 수단으로 다양한 산소발생방법이 개발되고 있다.

이러한 산소발생방법에 대해 살펴보면, 물을 전기분해하는 방식과, 화학반응에 의한 방식, 흡착제를 이용한 방식 등이 있다. 이중 전기분해방식은 산소와 동시에 수소가 발생되어 사용상 위험성이 따르고, 산소의 발생량이 작아 실생활에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또, 화학물질을 이용하는 방식은 화학물질을 수시로 교체해주어야 하며, 산소와 함께 생성되는 다른 물질로 인한 인체의 안전성 문제가 대두된다.

상기 흡착제를 이용한 방식은 산소의 농도가 90％~92％로서, 주로 의료용이나 노인용 등의 1인용으로 이용되고 있으며, 고순도의 산소가 발생되어 잘못 사용시 산소 중독증에 걸려 오히려 건강을 해칠 우려가 있어 장기간 사용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 흡착제를 이용한 방식은 흡탈착시 소음이 심하며, 완벽한 필터링이 되지 않으면 흡착제의 미세한 분말가루에 의해 건강을 해칠 우려가 있어 자주 필터를 교체하고, 일정기간이 경과된 흡착제는 교체하여야 하는 등의 불편함 때문에 가정용 산소발생장치로는 적당하지 않은 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기를 기체분리막에 통과시켜 산소의 농도를 높여 실내에 공급하므로서, 쾌적한 실내환경을 제공하면서도, 인체에 유해한 어떠한 물질도 발생되지 않으며, 그 사용이 매우 간편한 기체분리막을 이용한 산소공급장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기체분리막을 이용한 산소공급장치의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 산소공급장치의 구성도

도 3은 본 발명을 구성하는 중공사막모듈의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 케이스 11 : 유입구

12 : 배기공 13 : 배출구

20 : 중공사막모듈 21 : 중공사막

30 : 압축기 32 : 히터

34 : 필터 36 : 드라이어

40 : 보조탱크 41 : 안전밸브

42 : 압력조정기 44 : 음이온발생기

46 : 오존발생기 50 : 분배기

54 : 솔레노이드밸브 60 : 케비넷

65 : 제어패널

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 기체분리수단은 중공의 튜브형태로 이루어져 케이스(10)에 유입구(11)와 배출구(13)를 연통하도록 내장 설치되며, 공기 중의 산소를 질소에 비해 상대적으로 빠른 속도로 둘레부로 투과시키는 다수개의 중공사막모듈(hollow fiber membrane module)(20)로 이루어진 것을 특징으로 하는 기체분리막을 이용한 산소공급장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 각기 본 발명에 따른 기체분리막을 이용한 산소공급장치의 사시도와 구성도이다. 이를 참조하면, 상기 산소공급장치는 대기중의 공기를 기체분리막에 투과시켜 산소의 농도가 증가된 공기는 실내로 공급하고, 질소의 농도가 증가된 공기는 외부로 배출시켜 실내의 산소농도를 대략 23％~25％로 유지하여 쾌적한 생활환경을 제공하는 것이다.

상기 케이스(10)는 원통형으로 이루어져 케비넷(60) 내부에 장착되고, 그 일측에는 압축기(30)와 연결되는 유입구(11)가 형성되며, 타측에는 배출덕트(18)와 연결되는 배출구(13)가 형성되고, 중앙부 둘레면에는 분배기(50)와 연결되는 배기공(12)이 형성된다. 이때, 상기 유입구(11)와 배출구(13)에 인접된 내부 공간부에는 도 3에서와 같이, 각각의 중공사막(21)이 끼워지는 다수개의 결합공(17)을 구비한 원판형 기밀부재(15,16)가 설치된다.

상기 중공사막모듈(20)은 튜브형태의 중공사막(21) 다발로 이루어지고, 각 중공사막(21)의 양단은 상기 기밀부재(15,16)의 결합공(17)에 끼워져 케이스(10)의 유입구(11)와 배출구(13)에 연통되도록 케이스(10)에 내장 설치된다. 이때, 상기 각각의 중공사막(21)은 유입구(11)로 공급된 공기 중의 산소를 용해 및 확산의 원리에 의해 질소에 비해 빠른 속도로 둘레부로 투과시켜 산소농도가 대략 40％인 공기를 상기 케이스(10) 일측의 배기공(12)으로 공급해주며, 상대적으로 질소의 농도가 높아진 잔류 공기는 배출구(13)와 배출덕트(18)를 통해 외부로 배출시키게 된다.

상기 압축기(30)는 대기중의 공기를 대략 4.8㎏f/㎠의 압력으로 케이스(10)의 유입구(11)에 공급해주는 것으로서, 상기 케비넷(60)의 흡입구(62)에 그 흡입단이 연결되어 케비넷(60)에 내장 설치된다. 또한, 상기 케비넷(60)에는 압축기(30)를 냉각시키기 위한 냉각팬(63)이 압축기(30)에 인접 설치된다.

상기 분배기(50)는 케이스(10)의 배기공(12)에 다수개가 병렬로 연결되어 필요한 실내공간에 약40％의 산소농도를 갖는 공기를 공급하므로서, 실내공간의 전체적인 산소농도를 23％~25％로 유지하게 된다. 이때, 각각의 분배기(50)에는 공기 공급라인(47)을 개폐하는 솔레노이드밸브(54)가 케이스(60) 일측의 제어패널(65)과 연결되어 구비되고, 분배기(50)의 일면에는 실내의 산소농도를 검출하는 감지센서(53)가 상기 제어패널(65)과 연결 구비된다. 따라서, 상기 솔레노이드밸브(54)는 감지센서(53)를 통해 검출된 실내의 산소농도에 따라 개폐되면서 실내의 산소농도를 일정 범위내로 유지하게 된다.

또한, 상기 압축기(30)와 케이스(10) 사이에는 외기의 온도를 필요에 따라 적절한 온도로 가열하는 히터(32)와, 공기중에 포함된 이물질을 걸러주는 필터(34) 및 공기중에 포함된 수분을 제거하여 외부로 배출시켜주는 드라이어(36) 등이 연결 설치된다.

또, 상기 케이스(10)와 분배기(50) 사이에는 중공사막모듈(20)을 투과한 공기를 일시적으로 저장하여 각 분배기(50)에 안정적으로 공급하는 보조탱크(40)와, 각 분배기(50)로부터 배출되는 공기의 압력이 약 1㎏f/㎠정도로 낮추어지도록 하는 압력조절기(42)와, 공급되는 공기를 전기 분해하여 음이온을 발생시키는 음이온발생기(44) 및 살균기능을 갖는 오존발생기(46) 등이 연결되어 설치되며, 상기 보조탱크(40)에는 압력 이상발생시 안전성을 도모하기 위한 안전밸브(41)가 구비된다.

또, 상기 제어패널(65)에는 공기의 온도 및 습도 등 필요한 데이터를 입력하기 위한 조작버튼(66)이 외부로 노출 설치되고, 상기 압축기(30)와 히터(32), 드라이어(36), 음이온발생기(44) 및 오존발생기(46) 등에 연결되어 이를 자동 제어할 수 있도록 구성된다. 또, 경우에 따라서는 분배기(50)의 전면에 자동밸브와 파워스위치 등을 장착하여 사용자가 리모트콘트롤 할 수 있도록 구성되기도 한다.

이상의 구성에 의한 본 발명은 대기중의 공기를 압축기(30)에서 4.8㎏f/㎠의 압력으로 케이스(10)의 유입구(11)에 공급하게 되는데, 이때 외기의 온도가 낮을 경우에는 상기 히터(32)에 의해 적절한 온도로 가열하게 되며, 공급되는 공기중에 포함된 이물질은 필터(34)에 의해 걸러지고, 공기중에 포함된 수분은 드라이어(36)에 의해 외부로 배출되어 청정한 공기가 공급된다. 이어서 상기 케이스(10)의 유입구(11)에 공급된 압축공기는 중공사막모듈(20)을 투과하면서 대략 40％의 산소농도를 갖는 공기로 되며, 이는 보조탱크(40)에 일시적으로 저장되었다가 압력조정기(42)와 음이온발생기(44), 오존발생기(46) 등을 거쳐 각각의 분배기(50)로 보내지게 된다. 이와 같은 과정에서 상기 분배기(50)를 통해 배출되는 공기는 산소의 농도가 약 40％에 달하며, 압력은 1㎏f/㎠정도로 낮추어지게 된다.

이때, 각각의 분배기(50)에는 실내의 산소농도를 검출하는 감지센서(53)가 구비되어 실내의 산소농도가 23％~25％정도로 유지되도록 각각의 공기 공급라인(47)에 설치된 솔레노이드밸브(54)를 제어하게 된다.

참고적으로, 사람이 산소농도 23％~25％정도인 대기환경에서 생활할 때 혈액속의 산소농도가 약 1.3배 증가되며, 이산화탄소의 농도는 반대로 약 1.2배 감소된다. 따라서, 혈액은 약알카리화되고 혈장의 성분이 맑아져 인체 전체의 혈액이 깨끗하게 되며, 신체의 신진대사가 촉진되는 것으로 밝혀졌다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 실내공기의 전체 산소농도가 대기중의 산소농도보다 2％~4％ 높은 23％~25％정도로 유지되기 때문에 장기간 사용하더라도 산소중독증 등이 발생되지 않고, 실내에서 삼림욕을 하는 것과 같은 쾌적한 생활환경을 조성할 수 있게 된다. 또한, 상기 산소공급장치는 제어패널(65)에 의해 자동 제어되어 작동되므로 그 조작이 매우 간편하며, 별도의 화학물질이 생성되거나 인체에 유해한 물질의 유입되지 않기 때문에 장기간 사용하더라도 매우 안전하게 사용할 수 있다.

Claims

양측에 유입구(11)와 배출구(13)가 마련되고 둘레면에는 배기공(12)이 형성된 케이스(10)와, 이 케이스(10)의 내부 공간부에 설치되어 산소와 질소의 투과속도차를 이용해 유입된 공기 중의 산소를 질소에 비해 상대적으로 빠른 속도로 투과시켜 배기공(12)으로 공급해주는 기체분리수단(20)과, 상기 케이스(10)의 유입구(11)에 연결되어 공기를 가압 공급하는 압축기(30)와, 상기 케이스(10)의 배기공(12)에 연결되어 기체분리수단(20)을 투과한 공기를 실내로 공급하는 분배기(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기체분리막을 이용한 산소공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 기체분리수단은 중공의 튜브형태로 이루어져 케이스(10)에 유입구(11)와 배출구(13)를 연통하도록 내장 설치되며, 공기 중의 산소를 질소에 비해 상대적으로 빠른 속도로 둘레부로 투과시키는 다수개의 중공사막모듈(hollow fiber membrane module)(20)로 이루어진 것을 특징으로 하는 기체분리막을 이용한 산소공급장치.