KR20030068636A

KR20030068636A - 산소 발생기

Info

Publication number: KR20030068636A
Application number: KR1020020008109A
Authority: KR
Inventors: 이택홍; 홍승훈
Original assignee: 에이엔비 주식회사; 홍승훈; 이택홍
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-25

Abstract

본 발명은 산소 발생기 및 산소 분리 공정에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 공기를 유입하는 공기유입밸브, 유입된 공기를 압축하고 질소를 진공에 의해 분리시키는 압축기, 압축된 공기를 공급하는 압축 공기 공급밸브, 압축공기로부터 질소를 흡착하는 흡착베드를 포함하는 흡착탑, 상기 흡착탑으로부터 분리된 산소를 배출하는 산소 배출밸브, 상기 흡착베드로부터 탈착된 질소를 상기 압축기로 공급하는 질소 공급 밸브, 및 상기 압축기로부터 질소를 배출시키는 질소 배출밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

산소 발생기{Oxygen Separator}

본 발명은 가정용 산소발생기에 관한 것으로, 특히 단탑형으로 구성되어 전체크기를 감소시켜 소형 경량화하면서도 산소순도 및 생산량을 배가시킨 단탑형 산소발생기에 관한 것이다.

일반적으로, 산소발생기는 대기중에서 산소를 분리농축하는 장치로, 통상 가정용으로 사용되고 있는 데, 이러한 산소발생기의 작동원리는 제올라이트(Zeolite)라 불리는 흡착제가 소정의 기체분자를 흡착시키는 성질을 이용한다. 대기중 약80%를 차지하는 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 흡착제가 충전된 흡착베드에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 기체는 베드상단 출구로 배출된다. 그럼으로써 이렇게 배출된 기체의 주성분으로 산소를 얻게 된다.

위의 질소흡착과정은 가압기체를 소정의 흡착제를 통과시킴으로써 질소만이 흡착되고 나머지 기체는 통과시켜 공기중의산소를 분리하여 얻는 과정으로, 이때 흡착제인 제올라이트는 질소가 흡착되어 성능이 격감하므로 질소를 그로부터 분리(탈착)하여 원래의 성능을 회복시켜 주어야 된다. 이 과정이 탈착과정으로 흡착제를 통과한 기체 중일부를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착제를 세정하여 흡착능을 회복시키게 된다.

이와 같은 산소발생장치로는 일본특허공보 특공 평6-91927호에 게재된 기체생성장치가 있다. 이 장치에서 공기중 질소를 흡착하는 흡착조(베드)는 단일의 통체로 구성되고 산소저장탱크의 용량에도 한계가 있어 장치가 커지는 한편 수시로 재충전해야 하는 불편함이 있었다.

이상과 같은 문제점들을 극복하기 위해서 양탑형의 통합베드를 적용한 산소발생장치들이 개발되어 현재 많이 사용되고 있다.그러나, 이러한 통합베드는 고순도 및 많은 출력을 얻을 수 있는 매우 훌륭한 장점을 가짐에도 불구하고, 듀얼베드(Dual Bed)를 적용함으로써 그 크기가 커져 소형화의 실현에 지장을 주는 문제가 발견되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한국 공개 특허 제 2001-0084046호에는 가압 공기를 별도로 저장하는 가압보조탱크를 설치한 단탑형 산소발생기가 기재되어 있다. 그러나, 이 장치의 경우 가압 보조탱크라는 별도의 장치가 필요하고 따라서 장치의 축소에 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 협소한 공간에도 적용이 가능하도록 단탑형으로 구성한 산소발생기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 별도의 장치없이 배관과 밸브의 적절한 배치만으로 간단하게 공기의 분리와 베드의 세정을 실시할 수 있는 효율적인 산소 발생기를 제공하는 것이다.

본 발명은 다른 목적은 효율적인 산소 분리 공정을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 산소 발생기의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 공기 유입관

2 : 압축기

3 : 흡착탑

4 : 질소 배출관

5 : 산소 배출관

11 : 공기 유입밸브

12 : 압축공기 공급밸브

13 : 질소 배출밸브

14 : 질소 공급밸브

상기 본 발명의 목적은 공기를 유입하는 공기유입밸브, 유입된 공기를 압축하고 질소를 진공에 의해 분리시키는 압축기, 압축된 공기를 공급하는 압축 공기 공급밸브, 압축공기로부터 질소를 흡착하는 흡착베드를 포함하는 흡착탑, 상기 흡착탑으로부터 분리된 산소를 배출하는 산소 배출밸브, 상기 흡착베드로부터 탈착된 질소를 상기 압축기로 공급하는 질소 공급 밸브, 및 상기 압축기로부터 질소를 배출시키는 질소 배출밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 산소발생기에 의해 달성된다.

상기 본 발명의 다른 목적은 공기를 압축기로 압축하여 질소만을 선택적으로 흡착시키는 흡착베드를 포함하는 흡착탑을 통과시켜 산소를 분리하여 배출시키고, 베드의 세정이 필요한 경우 압축기로 흡착베드에 진공을 걸어 질소를 베드로부터 분리하여 배출시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 산소분리공정에 의해 달성된다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 장치의 개략도이다.

도면에는 본 발명의 구성요소 중 필수적인 요소만을 도시하였을 뿐, 예를 들어 공기 유입부에 에어필터, 전기집진기, 음이온 발생기 등의 정화장치나 당연히 부가되어야 하는 밸브를 제어하는 제어부 등은 생략하였다.

우선, 공기는 공기유입관(1)을 통해 압축기(2)로 유입된다. 공기유입관에는공기의 유입을 허용하고 차단하는 제어밸브(11)이 설치되어 있다. 이 밸브(11)는 제어부(도시하지 않음)의 제어를 받아 개폐된다. 유입된 공기는 압축기(2)에서 압축되어 압축공기 공급밸브(12)가 설치되어 있는 관을 따라 흡착탑(3)으로 공급된다. 압축공기 공급밸브(12)는 압축기(2)로부터 흡착탑(3)으로의 공기 공급을 제어하게 된다. 이 밸브(12)도 제어부(도시하지 않음)의 제어를 받아 개폐된다. 흡착탑(3)에는 제올라이트 등의 질소만을 선택적으로 흡착하는 흡착제를 담지한 흡착 베드(30)가 내장되어 있다. 이 흡착탑(3)에서 질소는 흡착되고 흡착되지 않은 산소는 산소 배출관(5)를 통해 산소가 필요한 실내 등으로 배출되어 산소를 공급하게 된다. 산소 배출관(5)에는 산소의 배출을 제어하는 밸브(15)가 설치되어 있다. 밸브(15)는 제어부의 제어를 받아 개폐될 수도 있고, 압력에 따라 자동개폐되는 밸브를 사용할 수도 있다. 이렇게 산소발생이 필요한 경우에는 밸브(11. 12.15)가 모두 열리게 된다.

그러나, 장기간의 사용으로 흡착 베드(30)가 포화되는 경우 흡착 베드(30)로부터 질소를 분리시킬 필요가 있다. 본 발명에서는 압축기(2)를 사용하여 흡착탑(3)에 진공을 걸어 질소를 흡착 베드(30)로부터 분리시킨다. 이 경우 밸브(11.12.15)는 모두 잠그고 대신, 밸브(13,14)가 열리게 된다. 흡착탑(3)으로부터 배출된 질소는 밸브(14)를 통해 압축기(2)를 거쳐 질소배출관(4)를 통해 실외로 배출된다. 질소의 배출은 밸브(13)에 의해 제어된다.

베드(30)의 세정이 완료되면 다시 밸브(13,14)는 닫히고 밸브(11,12,15)가 열리게 되어 산소 발생 공정이 순환하게 된다.

본 발명의 산소발생기는 종래의 장치에 비해 컴팩트한 형태를 가지므로 협소한 공간에도 적용이 가능하다. 또한, 별도의 장치없이 배관과 밸브의 적절한 배치만으로 간단하게 공기의 분리와 베드의 세정을 실시할 수 있어 효율적이다. 또 베드에 세정을 진공으로 질소를 흡입해 내기 때문에 베드에 세정에 산소가 필요없게 된다.

Claims

공기를 유입하는 공기유입밸브, 유입된 공기를 압축하고 질소를 분리시키는 압축기, 압축된 공기를 공급하는 압축 공기 공급밸브, 압축공기로부터 질소를 흡착하는 흡착베드를 포함하는 흡착탑, 상기 흡착탑으로부터 분리된 산소를 배출하는 산소 배출밸브, 상기 흡착베드로부터 탈착된 질소를 상기 압축기로 공급하는 질소 공급 밸브, 및 상기 압축기로부터 질소를 배출시키는 질소 배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소발생기.
제 1 항에 있어서, 상기 각 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소발생기.
제 2 항에 있어서, 상기 공기유입밸브, 압축 공기 공급밸브, 산소 배출밸브가 동시에 열릴때, 상기 질소 공급 밸브 및 질소 배출 밸브가 닫히고, 상기 공기유입밸브, 압축 공기 공급밸브, 산소 배출밸브가 동시에 닫히면, 상기 질소 공급 밸브 및 질소 배출 밸브가 열리도록 제어되는 것을 특징으로 하는 산소발생기.
공기를 압축기로 압축하여 질소만을 선택적으로 흡착시키는 흡착베드를 포함하는 흡착탑을 통과시켜 산소를 분리하여 배출시키고, 베드의 세정이 필요한 경우 압축기로 흡착베드에 진공을 걸어 질소를 베드로부터 분리하여 배출시키는 과정을 반복하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 산소분리공정.