KR200268604Y1 - 산소농축장치의 농축조 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 질소를 흡착하여 산소를 농축함이 하나의 케이싱내에서 이루어지도록 한 산소농축장치의 농축조에 관한 것이다.

이 산소농축장치의 농축조는 상,하가 개구된 케이싱; 상기 케이싱내부에서 공급된 압축공기를 통하여 산소농축이 이루어짐과 아울러 저장된 산소를 역류시켜 질소세정이 가능하도록 하는 흡착부; 상기 흡착부에서 농축된 산소를 공급함과 아울러 흡착재에 흡수된 질소를 세정하기 위하여 소정의 압력에 따라 작동하느 체크밸브부; 및 상기 케이싱의 상,하단에서 농축산소를 공급하거나, 압축공기의 공급과 동시에 세정질소를 배기하기 위한 상,하부 매니폴드를 포함하는 산소농축장치의 농축조를 포함하고, 상기 케이싱이 적어도 2개이상 설비되는 산소농축장치의 농축조를 포함한다.

Description

산소농축장치의 농축조{Concentrated unit for oxygen concentration apparatus}

본 고안은 질소를 흡착(산소농축),저장함이 독립적으로 수행되는 산소농축장치의 농축조에 관한 것이다.

상세하게는 산소농축장치의 필수 부품인 흡착탑과 오리피스, 체크밸브로 이루어진 산소농축구조를 독립적인 하나의 농축조로 간단히 한 것과, 오리피스와 체크밸브가 포함된 흡착탑외에 솔레노이드 밸브까지 포함된 독립적인 산소농축조(압축공기공급과 농축산소공급수단은 제외)에 관한 것이다.

산소농축장치는 제올라이트라 불리는 흡착재가 소정의 질소기체를 흡착시키는 성질을 이용한다. 대기중 약80%를 차지하는 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 일반공기를 흡착재가 충전된 흡착베드(상,하단에서 기체압의 조절이 가능한 밀폐된 공간이며, 흡착재가 채워져 있음)에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 기체는 흡착베드 상단 출구를 통하여 모아두게 된다. 이렇게 모아진 기체의 주성분은 산소이다.

질소흡착 및 세정과정은 가압기체를 소정의 흡착재에 통과시킴으로써 질소만이 흡착되고 나머지는 산소로 분리되는 과정이며, 이때 흡착재인 제올라이트는 질소가 지속흡착되면 흡착성능이 격감하므로 산소분리의 주기마다 질소를 세척하여 원래의 성능을 회복시켜 주어야 한다. 이 과정이 질소세정과정으로 흡착재에는 질소가 흡착되고 흡착후 얻어진 기체가 산소이며, 이때 얻어진 산소는 소정압력이 되면 저장부로 이동되어 상당한 고압으로 저장상태를 유지하고 있다가 이중 일부를 역류시켜 상기 흡착재에 역류시킴으로써 질소세정으로 흡착능이 회복되는 것이다.

첨부 도면 도 1에서 도시하는 산소농축장치는 본 출원인이 1999. 12. 14에 출원되어 2000. 3. 24에 등록되어 알려진 농축장치의 일예를 나타낸다.

이 장치는 외부공기를 압축기를 통하여 압축시켜 공급하는 압축공기공급수단(10)과, 압축공기공급과 농축후 세정질소를 배기하기 위한 흡배기제어용 솔레노이드 밸브(20)와, 이와같은 공급된 압축공기를 소정의 질소흡착수단을 통하여 산소만을 소정압력이 될때 까지 농축시키면서 흡착질소를 세정하는 농축 및 흡착수단(30)과, 이 농축 및 흡착수단에서 소정압력에 이르면 농축산소는 산소저장수단(50)으로 이동시키고 이어서 흡착수단내 압력이 떨어지면 농축산소일부를 흡착수단에 역류시켜 흡착된 질소를 세정하기 위한 체크밸브수단(40)과, 상기 농축 및 흡착수단을 통한 농축산소를 저장하기 산소저장수단(50)과, 저장된 산소를 유출조건에 따라 유출압력을 조절하면서 유출시키기 위한 유출수단(60)으로 이루어진다.

세부적으로는 압축공기공급수단(10)은 압축기와, 외부공기를 여과시키기 위한 흡기필터와, 흡입소음을 줄이기 위한 소음기와, 솔레노이드밸브(20)는 질소세정시의 배기소음을 줄이기 위한 소음기와, 산소농축 및 질소흡착수단(30)과,체크밸브 및 오리피스로 이루어진 체크밸브수단(40)등을 더 구비하며, 산소저장수단(50)은 여러가지 복잡한 내외부 통압베드구조로 이루어진다.

이와같은 산소농축장치를 통하여 얻어진 농축산소는 유출수단(60)의 압력조절기와 유량계를 통하여 필요한 압력으로 조절공급된다.

여기에서 오리피스는 흡착수단과 저장부 사이를 연결하는 작은 구멍이며, 흡착수단내에서 질소를 분리시킨 후 농축산소의 내압이 커져 체크밸브로 이동하고 나면 흡착수단내 압력이 낮아져 고압의 산소가 역류되어 질소흡착된 흡착재를 세정하는 기능을 하게 된다. 질소세정과 동시에 배기밸브를 열어 질소를 배출시키고나면 배기밸브는 다시 닫힌다.

이와같은 산소농축장치는 비교적 그 전에 알려진 의료용 산소공급장치의 통합베드에 비해서는 간단하나 산소농축과 질소세정이라는 반복과정이 교번적으로 복수의 흡착베드를 통하여 가능한 것이어서 농축 및 세정을 위한 더블방식의 복수베드의 구성이 필수적이다.

즉, 산소농축장치의 공기회로 구성시 이러한 부품들을 연결하기 위해 흡착베드 상단에 공기 튜브를 사용하여 흡착베드와 흡착베드 사이를 오리피스로 연결하고, 흡착베드 각각에 체크 밸브를 연결해야 한다. 이 각각의 체크밸브는 산소저장탱크로 연결되어야 하며, 연결시에는 오리피스와 체크밸브, 산소저장부 등을 연결하기 위하여 튜브와 연결니플들을 사용하고, 그외에도 호오스 및 배관을 이용하여야 하므로 산소저장탱크와 흡착수단 사이에 밸브 및 배관의 연결구조가 복잡해질 수 밖에 없었고 이로인해 접속구조도 난해하고 고장도 잦았으며, 공간도 많이 차지하고 별도의 산소저장구조도 필요하여 장치의 콤팩트화가 어렵고, 보급에 어려움도 많았다.

본 고안은 흡착수단 내부에 오리피스, 체크밸브 및 산소탱크를 하나의 조립체로 구성하고자 한다.

즉, 산소농축이 이루어짐과 동시에 흡착된 질소를 세정하여 배출시키는 흡착수단(30)과, 흡착중 닫히고 산소농축이 되면 열리는 체크밸브수단(40)과,이러한 농축산소를 일시저장하기 위한 산소저장수단(50)으로 이루어진 부분은 실질적인 질소분리를 통하여 산소 농축작용이 수행되는 부분을 하나의 단위조립체로 제공하고자 한다. 본 고안은 이를 산소농축조 혹은 농축조라 칭한다.

이와같은 단위화한 농축조는 흡착수단 상단의 복잡한 튜브 연결을 없앨 수 있으며, 별도의 저장탱크 없이 흡착탑 내부의 잔여 공간을 산소저장공간으로 이용하여 흡착수단 외부 구성이 간단해진 농축조를 제공할 수 있다.

상기와 같은 농축조를 이용하여 산소농축장치를 설계할 경우에는 압축기와, 소음기,유량조절공급수단등을 그대로 연결하면 완성되는 것이어서 부품이 줄어들고 외부 연결부가 간단해질 수 있으며, 산소농축장치의 제작이 훨씬 수월해지고, 전체 크기 또한 작아져 컴팩트한 디자인이 가능해진다.

아울러 두 개 이상의 농축조를 솔레노이드 밸브가 형성된 매니폴드와 함께 구성하면 보다 간단히 다수의 농축조가 결합된 산소농축장치를 제공할 수 있다.

이와같은 점을 감안한 본 고안의 목적은 이와같이 종래 알려진 산소농축장치의 흡착탑이 갖는 구조적인 원리를 변경하여 흡착에 의한 산소분리와 저장이 하나의 케이싱에서 이루어지는 산소농축조를 제공하는 데에 있다.

본 고안의 목적은 산소저장수단과 체크밸브 및 오리피스로 이루어진 기체의 압력에 따른 이동수단과, 질소흡착 및 세정을 수행하기 위한 수단이 하나의 케이스내에서 이루어지도록 하는 데에 주된 목적이 있다.

본 고안은 이와같은 하나의 케이스내에 적층된 산소저장과 질소흡착 및 세정수단에 필요한 저장과 흡배기제어수단을 상기와 같은 농축조에 도입한 산소농축조를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

본 고안은 상기와 같은 농축조들을 제공함에 적당한 솔레노이드구조를 하부매니폴드에 구성한 산소농축조를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

본 고안은 상기와 같은 농축조들을 제공함에 적당한 산소저장이 상부 매니폴드에 형성되게 한 산소농축조를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안 산소농축장치의 전체적인 장치를 나타내는 개략도.

도 2a는 본 고안 산소농축장치 농축조의 제 1실시예의 단면도,

도 2b는 본 고안 산소농축장치 농축조의 제 2실시예의 단면도,

도 3a는 본 고안 산소농축장치 농축조의 제 3실시예의 단면도,

도 3b는 본 고안 산소농축장치 농축조의 제 4실시예의 단면도,

도 4a 내지 도 4d는 본 고안 산소농축장치 농축조의 작용과정을 나타내는 작용단면도,

도 5는 본 고안 본 고안 산소농축장치의 농축조의 산소농축작동을 설명하기 위한 그래프이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100:산소농축조 110:케이싱,

120:상부 매니폴드 130:산소저장부,

132:탄발스프링 140: 체크밸브부,

142:오리피스 144:체크밸브,

150:다공판 152:통공,

160:흡착부 162:그믈망,

164:흡착재 170:혼합공간,

172:완충스프링 180:하부매니폴드,

200:산소농축조 210:케이싱,

220:상부매니폴드 222:공급로,

224:산소저장공간 230:산소저장부,

232:산소저장공간 234:통공,

240:체크밸브부 242:오리피스,

244:체크밸브 250:다공판,

260:흡착부 262:그믈망,

264:흡착재 270:혼합공간,

272:스프링 280:하부매니폴드,

282:통로 290:지지축,

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안 산소농축장치의 농축조는,

상,하가 개구된 통체로 이루어지고, 그 내부에서 공급된 압축공기를 통하여 산소농축이 이루어짐과 아울러 저장된 산소를 역류시켜 질소세정이 가능하도록 하는 산소농축수단; 및 상기 산소농축수단의 상,하단에서 농축산소를 공급하고, 압축공기의 공급과 세정후 질소를 배기하기 위한 상,하부 매니폴드를 포함하는 산소농축장치의 농축조로서 달성된다.

본 고안의 상기 산소농축조의 산소농축수단은 원통형의 케이싱내에 차례로 산소저장부와, 체크밸브부와, 흡착부가 적층됨이 바람직하다.

본 고안의 산소농축조의 상기 체크밸브부는 산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스로 이루어짐이 바람직하다.

본 고안 산소농축조의 상기 흡착부는 흡착재의 유동을 방지하기 위한 그믈망을 상하단에 각각 더 구비함이 바람직하다.

본 고안 산소농축조의 상기 체크밸브부와 흡착부사이에 혼합공간(데드존)을 형성함과 아울러 상기 혼합공간에 스프링을 더 구비함이 바람직하다.

본 고안 산소농축조의 상기 상부 매니폴드와 체크밸브부사이에 형성된 산소저장부에 스프링을 더 구비함이 바람직하다.

본 고안 산소농축장치의 농축조는,

상,하가 개구된 원통형의 통체로 이루어진 케이싱내에 설치되어 소정의 산소농축, 질소세정이 이루어지는 복수의 산소농축수단; 및 상기 병설 산소농축수단의 상하단에 각각 설치되어 상부는 농축산소의 공급로를 이루고 하부는 압축공기의 공급과 세정후질소를 배기시키는 상,하부매니폴드를 포함함이 바람직하다.

본 고안의 상기 복수 산소농축수단에 의한 산소농축조는 상하가 개구된 원통형의 케이싱내에 차례로 산소저장부와, 체크밸브부와, 다공판과, 흡착부를 적층함이 바람직하다.

본 고안 상기 복수의 산소농축수단을 갖는 산소농축조는 상부 매니폴드에는 상기 농축조 각각에 대응하는 체크밸브와 오리피스를 형성한 하나의 체크밸브부를 형성하고, 좌,우 케이싱내에는 혼합공간과 다공판과 흡착부가 위치함이 바람직하다.

본 고안 상기 복수의 산소농축수단을 갖는 산소농축조는 상기 좌,우케이싱 사이에는 산소저장부를 이루고, 상기 체크밸브부 중심에는 통공을 형성함이 바람직하다.

본 고안 상기 복수의 산소농축수단을 갖는 농축조의 상기 체크밸브부는 산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스를 통공을 중심으로 대향 형성됨이 바람직하다.

본 고안 상기 복수의 산소농축수단을 갖는 농축조의 상기 흡착부는 흡착재의 유동을 방지하기 위한 그믈망을 상하단에 각각 더 구비하고 상기 체크밸브부와 흡착부사이에 혼합공간을 형성하며, 이 혼합공간에는 스프링을 더 구비함이 바람직하다.

본 고안 상기 복수의 산소농축수단을 갖는 농축조의 상기 상부 매니폴드와 체크밸브부사이에 형성된 산소저장부는 스프링을 더 구비함이 바람직하다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명한다.

첨부 도면중 도 2a는 본 고안 산소농축장치의 산소농축조의 제 1실시예의 단면도이다.

상기 도면에 따르는 본 고안 제 1실시예의 산소농축조(100)는 상,하가 개구된 케이싱(110)으로 이루어지고, 그 상,하단에서 상,하부 매니폴드(120)(180)로 이루어진다

상기 케이싱(110)의 내부에는 차례로 산소저장부(130)와, 체크밸브부(140)와, 다공판(150)과, 흡착부(160)가 적층된다.

두체적으로 상기 체크밸브부(140)는 산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브(144)와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스(142)로 이루어진다.

다공판(150)은 다수의 통공(152)이 형성되어 있다.

상기 흡착부(160)는 흡착재(164)의 유동을 방지하기 위한 그믈망(162)을 상하단에 각각 더 구비하여서 된다.

아울러 상기 상부 매니폴드(120)과 상기 체크밸브부(140)사이에는 산소저장부(130)이 위치하며 여기에 타발스프링(132)가 개재되어 있다.

첨부 도면 도 2b는 본 고안 산소농축장치의 농축조의 제 2실시예의 단면도이다.

상기 도면에 따르는 본 고안 제 2실시예의 산소농축조(100)는 상,하가 개구된 케이싱(110)으로 이루어지고, 그 상,하단에서 상,하부 매니폴드(120)(180)로 이루어진다

상기 케이싱(110)의 내부에는 차례로 산소저장부(130)와, 체크밸브부(140)와, 다공판(150)과, 흡착부(160)가 적층된다.

구체적으로 상기 체크밸브부(140)는 산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브(144)와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스(142)로 이루어지며, 다공판(150)은 다수의 통공(152)이 형성되어 있다. 다공판(150)은 흡착부내에서 흡착재의 이탈을 방지하기 위하여 다수의 소공을 형성하여서 된다. 이 다공판(150)외에 그믈망(162)을 상하단에 각각 더 구비함이 바람직하다.

특별히 다공판(150)은 흡착후의 산소들이 소정압력상태로 이동되는 통로를 형성하며, 이 과정에서 이동산소는 골고루 퍼지게 되어 산소의 넘나듬에 동일유속을 갖게 되어 산소수율을 향상시킨다.

상기 체크밸브부(140)와 흡착부(160)사이에 혼합공간(170)을 형성하고 여기에는 완충스프링(172)을 형성하여서 된다.

이 스프링(172)은 흡착부의 상,하 다공판사이에 내장된 흡착재가 시간이 지날수록 부피가 줄어들게 되므로 이것을 압축하는 기능을 갖는다.

특히, 혼합공간은 질소가 분리된 산소가 일시 모아지는 공간으로 일시 머무르는 동안에 혼합되어져 산소순도를 균일하게 한다. 마찬가지로 세정시에도 국부적으로 유입되는 산소가 혼합공간에서 팽창되어 흡착부내로 균일이동하게 된다. 이와같은 혼합공간에서의 일시머무름은 산소의 수율 향상에 도움이 된다.

첨부 도면 도 3a는 본 고안 산소농축장치의 농축조의 제 3실시예의 단면도이다.

상기 도면에 따르는 본 고안 제 3실시예의 산소농축조(200)는 상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(210)으로 이루어지고, 그 사이는 지지축(290)을 형성한다.

상기 산소농축조(200)의 복수 케이싱(210)상단에는 각각 농축산소의 공급로(222)를 이루고 산소저장공간(224)과 통로(226)를 이루는 상부매니폴드(220)와, 압축공기의 공급과 세정후질소를 배기시키는 통로(282)를 두곳에 각각 형성한 하부매니폴드(280)으로 이루어진다.

상기 산소농축조(200)는 상기 상부매니폴드(220)의 저부에 각 케이싱(210)내에 산소저장공간(232)를 형성함과 동시에 상기 두개의 케이싱(210)사이에 소정의간격을 둔다.

이와같은 상기 농축조(200)의 복수케이싱(210)의 내측 상부에는 복수의 오리피스(242)와 체크밸브(244)가 형성된 체크밸브부(240)이 각각 위치한다.

이와같은 체크밸브부(240)저면의 각 케이싱(210)내에는 스프링(272)이 각각 내장된 혼합공간(270)이 위치하고, 다공판(250)과, 흡착부(260)가 각각 적층구성된다.

상기 흡착부(260)는 흡착재(264)의 유동을 방지하기 위한 그믈망(262)을 상단에 더 구비한다.

제 3b도는 본 고안 산소농축장치의 농축조의 제 4실시예의 단면도이다.

상기 도면에 따르는 본 고안 제 4실시예의 산소농축조(200)는 상,하가 개구된 원통형의 복수 케이싱(210)으로 이루어지고, 그 사이는 지지축(290)을 형성한다.

상기 산소농축조(200)의 복수 케이싱(210)상단에는 각각 농축산소의 공급로(222)를 이루고 산소저장공간(224)을 이루는 상부매니폴드(220)와, 압축공기의 공급과 세정후질소를 배기시키는 통로(282)를 두곳에 각각 형성한 하부매니폴드(280)으로 이루어진다.

상기 산소농축조(200)는 상기 상부매니폴드(220)의 저부에 산소저장공간(232)를 형성함과 동시에 상기 두개의 케이싱(210)사이에 소정의 산소저장탱크구조의 산소저장부(230)가 개재되어 있다.

이와같은 상기 농축조(200)의 복수케이싱(210)의 상방개구부는 복수의 오리피스(242)와 체크밸브(244)가 통공(234)를 중심으로 좌우에 각각 설치되면서 상기 상부매니폴드(220)의 저면에 대접하도록 설치되는 체크밸브부(240)가 재치되어 있다. 이와같은 체크밸브부(240)저면의 각 케이싱(210)내에는 스프링(272)가 각각 내장된 혼합공간(270)이 위치하고, 각각 다공판(250)과, 흡착부(260)이 적층구성된다.

상기 흡착부(260)는 흡착재(264)의 유동을 방지하기 위한 그믈망(262)을 상단에 더 구비한다.

첨부 도면 도 4a 내지 도 4b는 본 고안 산소농축장치 농축조의 작용과정을 나타내는 작용단면도로서 도 4a는 압축공기 공급 및 초기 일부산소의 저장단계이고, 도 4b는 압축공기의 질소흡착으로 대부분 산소만 남은 경우 체크밸브가 열려 이동되는 상태를 나타내고, 도 4c는 산소가 이송된 직후 압력차에 의하여 오리피스로 농축산소가 역류되는 초기상태이고, 도 4d는 농축산소가 오리피스를 통하여 역류하면서 흡착재의 질소를 세정하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 고안 산소농축장치의 농축조의 농축산소의 압력변동에 따른 저장및 세정상태를 나타낸다.

상기 도면들에 의하여 본 고안의 작동을 단계별로 설명한다.

<1 단계>

첨부 도면 도 5는 복수의 농축조를 기준으로 제 1, 제 2흡착부 압력을 설명하고 있으나( 복수의 농축조를 동시에 작동시키되 서로 반대로 작동함이 유리) 하나의 농축조일 경우에는 그중 하나의 압력변동라인을 택하여 작동설명하는 것과 같다.

먼저, 굵은 실선을 제 1흡착부압력라인이라하고, 산소저장부 압력을 점선이라고할 때, 도 5의 그래프상 제 1단계는 압축기(10)에 의해 압축된 공기가 솔레노이드 밸브(20)를 거쳐 하부매니폴드로 유입됨을 나타낸다(솔레노이드밸브를 매니폴드에 부가 실시가능).

이전 4단계에서 질소를 탈착시켜 외부로 배출하면서 압력이 P_L로 낮아진 흡착부(160)(260)는 유입되는 공기에 의해 가압된다. (P_L-> P_H)

흡착부(160)(160)로 유입된 기체는 체크밸브(244)와 오리피스(242)에 의해 배출이 정지되기 때문에 질소가 흡착되면서 서서히 내부압력과 산소 순도가 상승한다.

가압되는 과정 중에 체크밸브는 압력차에 의해 닫혀있고 오리피스를 통해 일부 산소가 산소저장부로 이동한다. 산소저장부 압력은 산소를 사용자에게 공급하기 때문에 일정하게 떨어지는데, 오리피스로 일부 공기를 불어 넣어 압력 하강 시간을 늘리게 된다. 이로써 가압 시간 즉, 1단계 시간을 연장할 수 있다.

<2단계>

제 1흡착부 압력이 산소저장부압력보다 클때,

흡착부내 압력이 상승함과 동시에 유입기체 중의 질소 성분은 흡착재에 흡착되고, 산소만이 기체 상태로 남게 되고 산소가 체크밸브(244)를 통해 산소저장부(130)(230)로 이동한다. 이때 오리피스(242)에 의한 산소 이동은 미미하다.

즉, 가압된 공기는 흡착재를 거치면서 질소는 흡착이 되고, 산소는 체크밸브를 거쳐 상부매니폴드에 있는 산소저장부로 저장된다.

따라서, 산소저장부 압력도 상승한다.

<3단계>

흡착부로부터 산소를 얻은 후에 질소를 탈착하기 위하여 하부매니폴드로 유입되는 공기를 중단하면 흡착부 압력이 P_L로 낮아진다. 이 때 체크밸브가 닫히면서 산소저장부의 공기는 역류하지 않게된다.

<4단계>

흡착부 압력이 P_L로 낮아지는 과정에서 오리피스를 통해 산소저장부의 산소가 일부 역류하게 되는데, 이 산소가 질소를 탈착시키는 세정(Rinse)을 하게 된다.

본 고안에서는 이 세정이 기존 기술과 달리 독립적으로 일어나므로 독립세정((Independent Rinse)을 수행하므로 이를 독립적 농축조로 기재한 것이다.

즉, 탈착된 질소가 흡착부 내에 기체 상태로 남아있는 것을 산소로 불어버리는 것이다.

이 4단계와 3 단계는 실질적으로 명확히 구분되지는 않는데, 이는 3단계 시간이 순간적으로 일어나기 때문이다.

이 4단계에서 비로소 한 개의 흡착부로도 산소를 분리,추출하고 내부 흡착재도 재생되는 것이다.

흡착재의 세정이 끝나면 하부매니폴드(180)(280)를 작동시켜 압축공기를 재유입시켜 다시 질소를 흡착하면서 산소를 농축하는 작동을 반복한다.

위의 4단계 공정을 2개의 흡착부를 동시에 작동하게 될 경우에 서로 반대작동을 하여 산소를 사용하면 보다 효과적이다.

도 5의 그래프상 제 2흡착부 압력은 가는 실선으로 나타난다.

2개 이상의 흡착부가 작동할 경우 압축공기 소모가 적고 효울이 적어지므로 실용화에 유리하다. 이것의 실용예는 도 3에 나타나 있다.

즉, 흡착부의 하부로 공기를 유입시키면 흡착재를 통과하면서 공기가 흐르게된다. 하지만, 체크밸브가 닫혀있기 때문에 흡착부 내부는 유입되는 공기에 의해 압력이 상승하게 된다. 이 과정에서 질소는 압력 상승과 함께 흡착재에 흡착된다.

따라서, 산소 순도가 상대적으로 상승하게된다. 일정 시간이 지난 후에 압력차에 의해 체크밸브가 열리게되면 내부의 산소는 다공판과 완충공간, 체크밸브를 통과하여 산소저장부에 유입된다.

특히, 질소흡착으로 산소를 얻은 후에 농축조로 유입되는 공기를 차단하고 압력을 낮추어 내부 공기를 빼내게 되는데, 이때 체크밸브는 닫히고 흡착재 내에 흡착된 질소가 탈착되면서 하부로 배출된다. 이 과정에서 산소저장부의 일부 산소는 오리피스가 흡착재가 있는 공간으로 산소를 역류시킨다. 이것으로 질소 탈착이 이루어진다. 이렇게 하여 생성된 고순도의 산소는 상부매니폴드와 연결된 압력조절기를 거쳐 일정한 압력으로 유량계를 통해 사용자에게 공급된다.

이렇게 기존 산소농축공정과 달리 농축조내에서 생산한 제품 가스를 이용 독립적으로 자기 자신을 세정하는 독립 세정은 농축조 한 개만의 시스템으로도 산소농축이 가능한 점에 본 고안의 특징이 있다.

본 고안은 농축조내에서 생산한 가스를 독립적인 산소저장부에 저장하고 독립적인 세정(Rinse) 기능을 가지기 때문에 IRS(Independent rinse and storage)라고도 부르며, 농축조 한 개 혹은 갯수에 관계없이 산소농축의 전 공정을 수행할 수 있다.

상술한 바와같이 본 고안의 산소농축조는 오리피스, 체크밸브 및 산소저장탱크를 내부에 구성함으로써 솔레노이드 밸브가 부착된 매니폴드를 이용해 기존의 제품보다 적은 부품으로 간단하게 산소농축장치를 구성을 할 수 있다.

본 고안 산소농축조는 산소농축장치의 회로 구성에 있어 흡착부와 산소저장부, 오리피스, 체크밸브의 복잡한 연결을 농축조 내부에서 간단하게 구성하게 되므로, 종래 흡착탑 상부의 복잡한 튜브연결을 간단히 함은 물론, 산소농축장치를 구성함에도 단가저하, 생산성 향상, 고장율 저하 등의 수 많은 장점을 가지게 된다.

또한 본 고안에 의한 농축조와 솔레노이드 밸브를 바로 연결할 수 있는 매니폴드를 이용하게되면 보다 간단한 산소농축장치를 구성할 수 있다.

본 고안은 농축조의 부품이 줄어들기 때문에 생산성이 향상되고, 고장 및 A/S 소지가 줄어들어 제품 내구성 및 신뢰도가 향상된다.

또한, 구조가 간단하기 때문에 산소농축기 주변 장치 및 케이스 설계 시에도여러 가지 다양한 디자인을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

Claims (19)

1. 산소농축장치의 농축조에 있어서,

   상,하 개구된 케이싱내에 산소저장부와, 체크밸브부와, 흡착부를 적층내장한 농축조 본체;

   상기 본체의 상단에 조립되고, 농축산소 공급로를 형성한 상부 매니폴드; 및

   상기 본체의 하단에 조립되고, 압축공기의 공급과 동시에 세정질소를 배기하기 위한 하부 매니폴드를 포함하는 산소농축장치의 농축조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 농축조는,

   상,하가 개구된 케이싱과; 상기 케이싱내의 최하층에 위치하고, 공급된 압축공기를 통하여 질소를 분리와 동시에 산소농축이 이루어짐과 아울러 저장된 산소를 역류시켜 질소세정이 가능하도록 하는 흡착부와; 상기 흡착부에서 농축된 산소를 이동시킴과 아울러 흡착재 세정을 위한 고압산소를 역류제어하는 체크밸브부; 및 상기 체크밸브부에서 공급된 농축산소를 일시 저장하는 저장부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 체크밸브부는,

   산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 흡착부는 흡착재의 유동을 방지하기 위하여 상,하내면에서 유동가능한 다공판을 각각 위치시키고, 그 내측으로 흡착재가 내장된 그믈망을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 체크밸브부와 흡착부사이에 저장산소가 일시 체류하면서 혼합되도록 하는 혼합공간을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 혼합공간에 개재되어있으며, 흡착시간경과로 흡착재가 축소됨에 따라 압축공기와의 접촉을 늘리기 위하여 다공판을 소정탄력으로 눌러주기 위한 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
7. 산소농축장치의 농축조에 있어서,

   상,하가 개구된 한쌍의 케이싱과, 이 케이싱내에 각각 흡착부와, 체크밸브부와, 저장부를 각각 내장하여 각각 농축작동이 가능하도록 독립적인 농축조로 이루어지고, 이 농축조는 서로 연결된 본체;

   상기 농축조들의 개구부를 공통적으로 연결하여 상기 각각의 농축조로 부터 얻어진 농축산소를 일시저장하기 위한 상부매니폴드; 및

   상기 농축조 하단을 공통적으로 연결하여 상기 농축조에 소정의 압축공기를 동시에 공급함과 아울러 농축조로 부터 질소세정후의 기체를 배기토록 흡배기통로를 형성한 하부매니폴드를 포함하는 산소농축장치의 농축조.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 체크밸브부는,

   산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스를 형성하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 농축조에는 흡착부와, 체크밸브부가 내장되고 상기 상부 매니폴드에는 산소저장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 흡착부는 흡착재의 유동을 방지하기 위하여 상,하내면에서 유동가능한 다공판을 각각 위치시키고, 그 내측으로 흡착재가 내장된 그믈망을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 체크밸브부와 흡착부사이에 농축산소가 일시체류하는 혼합공간을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 혼합공간에 개재되어있으며, 흡착시간경과로 흡착재가 축소됨에 따라 압축공기와의 접촉을 늘리기 위하여 다공판을 소정탄력으로 눌러주기 위한 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
13. 산소농축장치의 농축조에 있어서,

    상,하가 개구된 한쌍의 케이싱과, 이 케이싱내에 각각 흡착부를 각각 내장한독립적인 농축조로 이루어지고, 이 농축조는 서로 연결된 본체;

    상기 농축조들의 개구부를 공통적으로 연결하여 상기 각각의 농축조로 부터 얻어진 농축산소를 일시저장하기 위하여 상기 농축조 각각에 대응하는 체크밸브와 오리피스를 각각 그 하방에 형성하여 하나의 체크밸브부를 이루고, 그 상방은 산소저장공간을 형성한 상부매니폴드; 및

    상기 농축조 하단을 공통적으로 연결하여 상기 농축조에 소정의 압축공기를 동시에 공급함과 아울러 농축조로 부터 질소세정후의 기체를 배기토록 흡배기통로를 형성한 하부매니폴드를 포함하는 산소농축장치의 농축조.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 상부매니폴드는,

    산소농축이 시작되어 흡착부내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시키는 체크밸브와, 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 하기 위한 오리피스를 형성하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 좌,우 농축조 사이에 산소저장부를 형성하고, 그 상방의 체크밸브부에는 이 저장부와 연통하는 통공을 형성하여 이 통공을 중심으로 체크밸브와 오리피스가 좌,우 대칭인 것을 특징으로 산소농축장치의 농축조.
16. 제 13항에 있어서,

    상기 흡착부는 흡착재의 유동을 방지하기 위하여 상,하내면에서 유동가능한 다공판을 각각 위치시키고, 그 내측으로 흡착재가 내장된 그믈망을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
17. 제 13항에 있어서,

    상기 상부매니폴드와 흡착부사이에 농축산소가 일시체류하는 혼합공간을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 혼합공간에 개재되어있으며, 흡착시간경과로 흡착재가 축소됨에 따라 압축공기와의 접촉을 늘리기 위하여 다공판을 소정탄력으로 눌러주기 위한 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.
19. 제 9항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 농축조가 2개 이상 연속 연결되는 것을 특징으로 하는 산소농축장치의 농축조.