KR200308378Y1 - A ceramic oxygen generation system using an electron pump - Google Patents
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- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
Abstract
본 고안은 산소 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 소재의 분리막에 전극을 이용하여 전자펌핑을 통해 공기 중의 산소만을 선택적으로 분리하여 배출하는 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen generator, and more particularly, to a ceramic oxygen generator using an electron pump for selectively separating and discharging only oxygen in air through an electron pump using an electrode in a separator of a ceramic material.
본 고안에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기는 내측면에 외부로부터 유입된 공기가 통과하는 다수의 공기 유로(11)가 형성된 공기 유입부(1)와, 상기 공기 유입부(1)의 반대편에 구비되며, 그 내측면에는 산소를 포집하는 다수의 산소 유로(31)가 형성되고, 상기 산소 유로(31)들을 통해 포집된 산소를 외부로 배출하는 산소 배출구(32)가 형성된 산소 배출부(3)와, 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3) 중 적어도 어느 하나의 내부에 삽입되어 열을 공급하는 히터(5)와, 상기 공기 유입부(1)와 산소 배출부(3) 내측면 사이에 밀착되며 상기 공기 유입부(1)와 산소 배출부(3)에 존재하는 산소의 분압차에 의해 산소를 선택적으로 투과시키는 세라믹 분리막(7)과, 상기 세라믹 분리막(7)을 투과하여 충진되는 상기 산소 배출부(3) 측의 순수한 산소를 상기 산소 배출구(32)를 통해 외부로 강제 펌핑하는 펌프(9)로 구성되는 것을 특징으로 한다.The ceramic oxygen generator using the electron pump according to the present invention has an air inlet 1 having a plurality of air passages 11 through which air introduced from the outside passes, and on the opposite side of the air inlet 1. A plurality of oxygen flow passages 31 are formed on an inner side thereof to collect oxygen, and an oxygen discharge portion 3 having an oxygen outlet 32 for discharging oxygen collected through the oxygen flow passages 31 to the outside is provided. And a heater 5 inserted into at least one of the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 to supply heat, and the air inlet 1 and the oxygen outlet 3. The ceramic separator 7 which is in close contact with the inner side and selectively transmits oxygen by the partial pressure difference of oxygen present in the air inlet 1 and the oxygen outlet 3, and the ceramic separator 7 is permeated. Pure oxygen at the side of the oxygen discharge part 3 filled with It is characterized in that it consists of a pump 9 forcing pumping to the outside through the outlet (32).
Description
본 고안은 산소 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 소재의 분리막에 전극을 이용하여 전자펌핑을 통해 공기 중의 산소만을 선택적으로 분리하여 배출하는 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen generator, and more particularly, to a ceramic oxygen generator using an electron pump for selectively separating and discharging only oxygen in air through an electron pump using an electrode in a separator of a ceramic material.
일반적으로 대기는 산소 21％와 질소 79％로 구성되어 있다고 알려져 있다. 이에 따라 인간을 비롯한 거의 모든 동, 식물들은 산소를 취하여 그 생명을 유지하고 있다. 그러나 현대의 문명은 인간을 보다 풍요롭고 안락함과 편리성을 제공하였지만 대기 오염과 자연 환경을 크게 훼손하게 되었다.It is generally known that the atmosphere is composed of 21% oxygen and 79% nitrogen. Accordingly, almost all animals and plants, including humans, take oxygen and maintain their life. Modern civilization, however, has provided humans with a richer, more comfortable and more convenient way, but it has greatly damaged air pollution and the natural environment.
따라서 보다 쾌적한 환경을 요구하게 되었고, 이러한 요구에 따라 많은 종류의 공기 청정기 등이 개발되었다. 이러한 공기 청정기들은 실내 공기 중의 먼지 또는 유해 가스를 제거하는 수준으로 외부 공기의 순환 시 외부 공기 중에 포함된 먼지나 유해 물질이 유입되지 못하도록 차단하는 필터로 구성되어 있다.Therefore, a more comfortable environment has been demanded, and many kinds of air purifiers have been developed according to such demands. These air purifiers are composed of filters that block dust or harmful substances contained in the outside air during the circulation of the outside air to remove dust or harmful gas in the indoor air.
또한 이보다 발전한 형태의 공기 청정가가 산소 발생 장치인데 물을 전기분해하여 산소만을 실내에 유입시키는 방법을 사용하다가 보다 낳은 방식으로 발전한 것이 공기 중의 질소 성분만을 선택적으로 흡착하고, 산소 성분을 배출하는 흡착탑을 이용한 PSA 방식의 산소 발생장치로서, 두 개의 흡착탑을 구비하여 하나의 흡착탑에서 흡착이 이루어지는 동안, 다른 흡착탑에서는 흡착된 질소성분을 세척하도록 이루어져 있다.In addition, the more advanced type of air purifier is an oxygen generator, which uses a method of electrolyzing water to introduce only oxygen into the room, and the more developed power is an adsorption tower that selectively adsorbs only nitrogen in the air and discharges oxygen. As a PSA type oxygen generating apparatus used, two adsorption towers are provided, and the adsorption is performed in one adsorption tower, and the other adsorption tower is configured to wash the adsorbed nitrogen.
이러한 PSA 방식의 산소 발생장치는 제올라이트 등 흡착제를 통과한 공기 중에서 산소를 흡착한 후, 다음 단계에서 탈착시켜 이를 공급하는 방식으로 그 구성품 자체가 대형이며 연속 운전을 위해서는 원통형의 지지체를 제작하고, 이를 회전시켜 높은 온도의 공기를 불어 탈착시키는 형태를 갖추고 있어 이를 위한 제어 및 운전이 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있다.The PSA-type oxygen generator adsorbs oxygen in air passing through an adsorbent such as zeolite, and then desorbs and supplies it in the next step, so that the component itself is large and a cylindrical support is manufactured for continuous operation. It has a disadvantage that it is not easy to control and operate because it has a form to rotate by blowing the air of high temperature by rotating.
또한 두 흡착탑에 선택적으로 공기를 공급하고, 질소 성분이 완전히 채워진 흡착탑을 세척하는 등의 공정을 위하여 다수의 밸브가 필요하게 되고, 흡착탑에 고압의 공기를 공급하기 위한 수단 및 공급되는 공기의 압력을 변환시키는 수단 등이 필요하여 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.In addition, a plurality of valves are required for the process of selectively supplying air to the two adsorption towers and washing the adsorption towers filled with nitrogen, and means for supplying high pressure air to the adsorption tower and the pressure of the supplied air There is a problem in that it requires a means for converting and the like is expensive.
그리고 이러한 구성을 가지는 PSA 방식의 산소 발생장치는 그 설치 규모가 크고 대형이므로, 일반 가정이나 사무실 등에서 사용하기에는 상당한 부담이 뒤따랐다.In addition, the PSA type oxygen generator having such a configuration has a large burden due to its large installation scale and large size.
본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안은 산소만을 선택적으로 분리할 수 있는 세라믹 소재의 분리막을 이용하여 산소 발생장치를 보다 간단하게 제작하고, 이에 따른 비용을 절감할 수 있는 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, the present invention is more simple to manufacture the oxygen generating device using a separator of a ceramic material that can selectively separate only oxygen, it can reduce the cost An object of the present invention is to provide a ceramic oxygen generator using an electron pump.
본 고안의 또 다른 목적은 일반 가정이나 사무실에 설치된 기존의 공기 조화기에 적용하여 사용할 수 있도록 소형이며 운반이 용이한 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a ceramic oxygen generator using a small and easy to transport electron pump to be applied to the existing air conditioner installed in a general home or office.
본 고안의 또 다른 목적은 분리된 산소를 용이하게 배출할 수 있도록 제어 및 운전이 가능한 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a ceramic oxygen generator using an electronic pump that can be controlled and operated to easily discharge the separated oxygen.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a ceramic oxygen generator using an electron pump according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 분해 사시도.2 is an exploded perspective view of FIG.
도 3은 도 1에 도시된 A-A'의 단면을 도시한 도면.3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시된 B-B'의 단면을 도시한 도면.4 is a cross-sectional view taken along line B-B 'shown in FIG. 1;
도 5는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 개략적으로 도시한 도면.5 is a view schematically showing a ceramic oxygen generator using an electron pump according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 공기 유입부1: air inlet
11 : 공기 유로11: air euro
111 : 요홈111: groove
12 : 히터 삽입 홈 13 : 접속단자12: heater insertion groove 13: connection terminal
3 : 산소 배출부3: oxygen outlet
31 : 산소 유로31: oxygen flow path
311 : 테두리부 312 : 밀착대 313 : 요홈311: edge portion 312: close contact 313: groove
32 : 산소 배출구 33 : 히터 삽입 홈 34 : 접속단자32: oxygen outlet 33: heater insertion groove 34: connection terminal
5 : 히터5: heater
7 : 세라믹 분리막7: ceramic separator
71 : 지지판71: support plate
9 : 펌프9: pump
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기는 내측면에 외부로부터 유입된 공기가 통과하는 다수의 공기 유로가 형성된 공기 유입부와, 상기 공기 유입부의 반대편에 구비되며, 그 내측면에는 산소를 포집하는 다수의 산소 유로가 형성되고, 상기 산소 유로들을 통해 포집된 산소를 외부로 배출하는 산소 배출구가 형성된 산소 배출부와, 상기 공기 유입부 및 산소 배출부 중 적어도 어느 하나의 내부에 삽입되어 열을 공급하는 히터와, 상기 공기 유입부와 산소 배출부 내측면 사이에 밀착되며 상기 공기 유입부와 산소 배출부에 존재하는 산소의 분압차에 의해 산소를 선택적으로 투과시키는 세라믹 분리막과, 상기 세라믹 분리막을 투과하여 충진되는 상기 산소 배출부 측의 순수한 산소를 상기 산소 배출구를 통해 외부로 강제 펌핑하는 펌프로 구성되는 특징으로 한다.Ceramic oxygen generator using an electronic pump according to an aspect of the present invention for achieving the above object is an air inlet formed with a plurality of air passages through which the air flows from the outside on the inner side, and the opposite side of the air inlet Is provided on, the inner surface is formed with a plurality of oxygen flow path for collecting oxygen, the oxygen discharge portion formed with an oxygen outlet for discharging the oxygen collected through the oxygen flow path to the outside, the air inlet and oxygen discharge The heater is inserted into at least one of the heaters to supply heat, and the oxygen is selectively contacted between the air inlet and the oxygen outlet, and the partial pressure difference of oxygen existing in the air inlet and the oxygen outlet is selected. The ceramic separator to be permeated through the organic separator and pure oxygen at the oxygen outlet side which is filled through the ceramic separator; It is characterized by consisting of a pump forcing pumping to the outside through the oxygen outlet.
본 고안의 이와 같은, 또 보조적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 고안을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.These and further auxiliary aspects of the present invention will become more apparent through the following preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce the present invention.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 A-A'의 단면을, 도 4는 도 1에 도시된 B-B'의 단면을 도시한 것이다.1 schematically illustrates a ceramic oxygen generator using electron pumping according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates an exploded perspective view of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기(이하 "산소발생기"라 한다)는 세라믹 분리막(7)의 양측으로 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)가 밀착되어 있으며, 이들의 내부에는 열을 공급하는 히터(5)가 삽입되어 있는 것으로, 상기 공기 유입부 내측면에는 공기가 유입되어 통과하는 다수 개의 공기 유로(11)가 형성되어 있다. 그리고 상기 산소 배출부(3)에 형성된 산소 배출구(32)에 연통되어 상기 세라믹 분리막(7)을 투과한 순수한 산소를 외부로 강제 토출하는 펌프(9)가 구비되어 있다. 그리고 본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 산소 발생기는 상기 세라믹 분리막(7)과 공기 유입부(1) 사이에 밀착되어 상기 세라믹 분리막(7)을 지지하는 지지판(71)을 더 포함하고 있다.As shown in FIGS. 1 to 4, the ceramic oxygen generator (hereinafter, referred to as an “oxygen generator”) using electron pumping according to the present invention may have an air inlet 1 and an oxygen outlet at both sides of the ceramic separator 7. 3) is in close contact with each other, and a heater 5 for supplying heat is inserted therein, and a plurality of air flow paths 11 through which air flows in are formed on the inner surface of the air inlet. In addition, a pump 9 communicating with the oxygen outlet 32 formed in the oxygen outlet 3 and forcibly discharging pure oxygen that has passed through the ceramic separator 7 to the outside is provided. In addition, according to an additional aspect of the present invention, the oxygen generator according to the present invention further includes a support plate 71 that is in close contact between the ceramic separator 7 and the air inlet 1 to support the ceramic separator 7. have.
상기 공기 유입부(1)은 외측면에 단열재 및 절연재가 포함된 금속재질로 이루어진 것으로, 상기 세라믹 분리막(7)에 밀착되는 내측면에는 외부로부터 유입된공기가 통과되는 다수의 공기 유로(11)가 형성되어 있다. 그리고 그 내부에는 히터가 삽입되는 히터 삽입 홈(12)이 형성되어 있다.The air inlet 1 is made of a metal material including a heat insulating material and an insulating material on the outer surface, a plurality of air flow paths 11 through which the air introduced from the outside passes through the inner surface in close contact with the ceramic separator 7 Is formed. A heater insertion groove 12 into which a heater is inserted is formed therein.
상기 공기 유로(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 공기 유입부(1) 내측면에 일정한 간격으로 경사진 다수의 요홈(111)으로 구성되어 있다. 이러한 공기 유로(11)는 공기 유입부의 내측면과 수평 또는 수직 방향으로 형성되게 하는 것도 가능하지만, 본 고안의 실시예와 같이 상기 공기 유로를 경사지게 구성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 공기 유로를 경사지게 구성함으로써, 자연적인 대류에 의하여 공기의 순환이 보다 용이하게 이루어지기 때문이다.As shown in FIG. 2, the air flow path 11 includes a plurality of recesses 111 inclined at regular intervals on the inner surface of the air inlet 1. The air flow path 11 may be formed in a horizontal or vertical direction with the inner surface of the air inlet, but it is preferable to configure the air flow path inclined as in the embodiment of the present invention. This is because the air passage is inclined so that the circulation of air is made easier by natural convection.
상기 산소 배출부(3)은 외측면에 단열재 및 절연재가 포함된 금속재질로 이루어진 것으로, 상기 공기 유입부(1)의 반대편에 구비되며 그 내측면에는 산소를 포집하는 다수의 산소 유로(31)가 형성되고, 상기 산소 유로(31)들을 통해 포집된 산소를 외부로 배출하는 산소 배출구(32)가 일측에 형성되어 있다. 그리고 그 내부에는 히터가 삽입되는 히터 삽입 홈(33)이 형성되어 있다.The oxygen discharge part 3 is formed of a metal material including a heat insulating material and an insulating material on an outer surface thereof, and is provided on the opposite side of the air inlet part 1, and a plurality of oxygen flow paths 31 collecting oxygen on the inner surface thereof. Is formed, the oxygen outlet 32 for discharging the oxygen collected through the oxygen flow path 31 to the outside is formed on one side. A heater insertion groove 33 into which a heater is inserted is formed therein.
상기 산소 유로(31)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 산소 배출부(3) 내측면에 형성되되, 상기 세라믹 분리막(7)과 밀착되는 테두리부(311)와, 테두리부(311) 내부에 일정한 간격으로 형성되어 상기 세라믹 분리막(7)과 밀착되는 다수의 밀착대(312)와, 이 밀착대들의 사이에 형성되어 산소를 포집할 수 있도록 서로가 연통되는 요홈(313) 및 상기 요홈(313)에 관통되는 산소 배출구(32)를 포함하고 있다.As shown in FIGS. 2 to 4, the oxygen flow path 31 is formed on the inner surface of the oxygen discharge part 3, and the edge part 311 and the edge part 311 are in close contact with the ceramic separator 7. A plurality of contact points 312 formed at regular intervals in close contact with the ceramic separator 7 and recesses 313 formed between the contact points to communicate with each other to collect oxygen. An oxygen outlet 32 penetrates the recess 313.
즉 상기 산소 배출부(3)은 상기 세라믹 분리막(7)과 밀착되어 상기테두리부(311)를 통해 완전 밀폐되고, 상기 세라믹 분리막(7)을 통해 투과된 순수한 산소는 상기 다수의 밀착대(312)에 의해 서로 연통되게 형성된 요홈(313)을 가지는 산소 유로(31)를 통해 포집되고, 포집된 산소는 상기 산소 유로와 연통되어 있는 상기 산소 배출구(32)를 통해 외부로 순수한 산소를 토출하게 된다.That is, the oxygen discharge part 3 is in close contact with the ceramic separator 7 and is completely sealed through the edge part 311, and pure oxygen transmitted through the ceramic separator 7 is connected to the plurality of adhesive bands 312. Is collected through the oxygen flow passage 31 having the recess 313 formed in communication with each other by the exhaust gas, and the collected oxygen discharges pure oxygen to the outside through the oxygen outlet 32 in communication with the oxygen flow passage. .
그리고 상기 히터(5)는 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3) 중 적어도 어느 하나의 내부에 삽입되어 열을 공급하는 매몰형 히터로, 보다 바람직하게는 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)의 내부에 형성된 각각의 히터 삽입 홈(12,33)에 삽입되어 열을 공급하는 것이 유리하다. 이와 같이 히터를 통해 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3) 내부에 900℃의 고열, 즉 에너지를 공급함으로써, 가열된 상기 공기 유입부(1)와 산소 배출부(3) 사이에 밀착된 세라믹 분리막(7)을 활성화시키는 에너지원으로 이용된다.The heater 5 is a buried heater inserted into at least one of the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 to supply heat, and more preferably the air inlet 1 And the heater insertion grooves 12 and 33 formed inside the oxygen discharge portion 3 to supply heat. As such, by supplying a high temperature of 900 ° C., that is, energy, into the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 through the heater, the heated air inlet 1 and the oxygen outlet 3 are disposed between each other. It is used as an energy source for activating the ceramic separator 7 in close contact.
또한 상기 히터를 통해 고열의 열 에너지를 상기 세라믹 분리막에 공급함으로써, 상기 공기 유로를 통해 유입되는 공기 중의 오염된 공기, 예를 들면 바이러스나 화학적 독성가스 등을 포함한 공기를 멸균 처리하거나 열분해하여 청정 산소공급 효과를 얻을 수 있다.In addition, by supplying high-temperature heat energy to the ceramic separator through the heater, sterilized or pyrolyzed air containing contaminated air in the air flowing through the air flow path, for example, virus or chemical toxic gas, clean oxygen Supply effect can be obtained.
한편 상기 세라믹 분리막(7)은 상기 공기 유입부(1)와 산소 배출부(3) 내측면 사이에 밀착되며 상기 공기 유입부(1)와 산소 배출부(3)에 존재하는 산소의 분압차에 의해 공기 중의 산소만을 선택적으로 투과시킨다. 이러한 세라믹 분리막(7)은 치밀한 구조를 가지는 것으로, 산소를 선택적으로 투과시킴으로서 기체 분리, 고체 산화물 연료전지, 메탄의 부분산화 공정을 위한 반응기 등에 응용될 수 있다.On the other hand, the ceramic separator 7 is in close contact with the inner side of the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 and the partial pressure difference of oxygen present in the air inlet 1 and the oxygen outlet (3). This selectively permeates only oxygen in the air. The ceramic separator 7 has a compact structure, and may be applied to a gas separation, a solid oxide fuel cell, a reactor for partial oxidation of methane, and the like by selectively permeating oxygen.
즉 본 고안에 따른 산소 발생기는 상기 세라믹 분리막 양측면의 산소 분압 차이에 의해 산소 투과가 이루어지는 것으로, 본 고안의 실시예에 있어서 상기 세라믹 분리막(7)은 산소 이온의 전도도가 크고 표면 교환 반응이 원활하게 발생할 뿐만 아니라 분리막 내부의 전하중성(charge neutrality)을 외부회로 없이 유지하기 위해 전자전도도가 우수한 페롭스카이트계 산화물로 이루어져 있다.That is, the oxygen generator according to the present invention is that oxygen permeation is made by the difference in oxygen partial pressure of both sides of the ceramic separator, in the embodiment of the present invention, the ceramic separator 7 has a high conductivity of oxygen ions and a smooth surface exchange reaction. In addition, it is composed of a perovskite oxide having excellent electron conductivity to maintain charge neutrality inside the separator without an external circuit.
따라서 상기 세라믹 분리막(7)은 공기 중의 산소만을 투과하게 되는데, 상기 히터의 열 에너지에 의해 상기 세라믹 분리막의 표면전자들이 활성화되고, 활성화된 상기 세라믹 분리막의 표면, 즉 공기 유입부와 접촉되는 표면에서 산소 분자가 산소 이온으로 변환된다. 그리고 변환된 산소 이온은 활성화된 세라믹 분리막의 타 표면, 즉 산소 배출부와 접촉되는 표면에서 산소분자로 재 변환된다.Therefore, the ceramic separator 7 transmits only oxygen in the air, and the surface electrons of the ceramic separator are activated by the heat energy of the heater, and at the surface of the activated ceramic separator, that is, in contact with the air inlet. Oxygen molecules are converted to oxygen ions. The converted oxygen ions are reconverted into oxygen molecules on the other surface of the activated ceramic separator, that is, the surface in contact with the oxygen outlet.
한편 본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 산소 발생기는 상기 공기 유입부(1)와 세라믹 분리막(7) 사이에 밀착되며 상기 세라믹 분리막(7)을 지지하는 다공성의 지지판을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 다공성의 지지판을 이용하여 상기 세라믹 분리막을 지지함으로써, 상기 공기 유입부와 산소 배출부 사이에 보다 견고하고 안정적으로 밀착할 수 있게 된다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the oxygen generator according to the present invention may further include a porous support plate that is in close contact between the air inlet 1 and the ceramic separator 7 and supports the ceramic separator 7. desirable. In this way, by supporting the ceramic separator using a porous support plate, it is possible to more firmly and stably adhere between the air inlet and the oxygen outlet.
상기 펌프(9)는 상기 세라믹 분리막(7)을 투과하여 충진되는 산소 배출부(3) 측의 산소를 상기 산소 유로(31)에 연통된 산소 배출구(32)를 통해 외부로 강제 펌핑한다. 즉 상기 펌프(9)는 상기 산소 배출부(3) 내측면의 산소분압이 공기가 유입되는 공기 유입부(1) 내측면의 산소분압보다 작게 유지되도록 상기 세라믹 분리막(7)을 투과한 산소 배출부(3) 측의 산소를 강제적으로 펌핑해준다.The pump 9 pumps oxygen to the outside through the oxygen outlet 32 communicated with the oxygen flow passage 31 to the oxygen on the oxygen discharge part 3 side which is filled through the ceramic separator 7. That is, the pump 9 discharges oxygen that has passed through the ceramic separation membrane 7 so that the oxygen partial pressure of the inner surface of the oxygen discharge portion 3 is kept smaller than the oxygen partial pressure of the inner surface of the air inlet portion 1 through which air is introduced. The oxygen on the part 3 is forcibly pumped.
왜냐하면 본 고안에 따른 산소 발생기는 시간이 경과됨에 따라 상기 산소 배출부 내측면의 산소분압이 증가하게 되고, 반대로 상기 공기 유입부 내측면의 산소분압이 상대적으로 감소하게 된다. 이에 따라 상기 세라믹 분리막은 산소를 산소 배출부에서 공기 유입부로 역 투과하게 된다.Because the oxygen generator according to the present invention is the oxygen partial pressure of the inner surface of the oxygen discharge portion increases with time, on the contrary, the oxygen partial pressure of the inner surface of the air inlet portion is relatively reduced. Accordingly, the ceramic separator is reversely permeated from the oxygen outlet to the air inlet.
이와 같이 산소 발생기가 역동작하는 것을 방지하기 위하여 본 고안에 따른 산소 발생기는 상기 펌프를 통해 산소 배출부 측의 순수한 산소를 외부로 강제 토출하도록 펌핑해줌으로써, 산소 배출부 측의 산소 분압이 공기 유입부 측의 분압보다 작게 되어 지속적인 운전이 가능해진다.In order to prevent the oxygen generator from operating in this way, the oxygen generator according to the present invention pumps the pure oxygen on the oxygen discharge side to the forced discharge through the pump to the outside, so that the oxygen partial pressure on the oxygen discharge side is introduced into the air. It becomes smaller than the partial pressure on the negative side, and continuous operation is possible.
한편 본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 산소 발생기는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)의 일측에는 외부로부터 공급되는 전원과 접속되는 접속단자(13,34)가 더 구비되어 있다. 즉 상기 공기 유입부(1)의 접속단자(13)에는 전자펌핑 공급전원의 음극이 접속되고, 상기 산소 배출부(3)의 접속단자(34)에는 양극이 접속되어 전기 에너지가 공급된다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the oxygen generator according to the present invention may have a connection terminal connected to a power source supplied from the outside to one side of the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 as shown in FIG. 5. (13,34) is further provided. That is, the cathode of the electron pumping power supply is connected to the connection terminal 13 of the air inlet 1, and the anode is connected to the connection terminal 34 of the oxygen outlet 3 to supply electrical energy.
이에 따라 본 고안에 따른 산소 발생기는 상기 접속단자(13,34)들을 통해 상기 세라믹 분리막(7)에 전기 에너지를 공급해 줌으로써, 상기 히터(5)의 가열 온도, 즉 상기 세라믹 분리막(7)의 활성 온도를 감소시킬 뿐만 아니라, 상기 산소 배출부(3)에 전자펌핑 공급전원의 양극이 접속되므로 순수한 산소들이 충진되어 있는 상기 산소 배출부(3) 측의 산소를 펌프(9)를 사용하지 않고 외부로 토출하여 산소 배출부(3) 측의 산소 분압을 공기 유입부(1) 측의 산소 분압보다 작게 유지할 수 있어 연속 운전이 가능하게 해준다.Accordingly, the oxygen generator according to the present invention supplies electrical energy to the ceramic separator 7 through the connection terminals 13 and 34, so that the heating temperature of the heater 5, that is, the activity of the ceramic separator 7 is activated. In addition to reducing the temperature, the anode of the electron pump supply power supply is connected to the oxygen discharge section 3, so that the oxygen on the oxygen discharge section 3 side in which pure oxygen is filled is removed without using the pump 9. The oxygen partial pressure at the oxygen outlet part 3 side can be kept smaller than the oxygen partial pressure at the air inlet part 1 side, thereby enabling continuous operation.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 산소 발생기의 작동 관계를 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation relationship of the oxygen generator having the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)에 삽입되어 있는 각각의 히터(5)를 가열하게 되면, 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)는 이들 사이에 밀착되어 있는 세라믹 분리막(7)에 열 에너지를 전달하게 된다. 이렇게 전달받은 열 에너지를 통해 상기 세라믹 분리막(7)의 표면은 활성화된다. 이와 같이 활성화된 세라믹 분리막(7)은 분리막 양측의 산소 분압차에 의해 산소를 투과시키데, 상기 공기 유로(11)를 통과하는 고압의 산소가 포함된 공기 중에서 산소만을 선택하여 저압의 산소 배출부(3)로 투과시키게 된다.When each of the heaters 5 inserted into the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 is heated, the air inlet 1 and the oxygen outlet 3 are in close contact therebetween. Thermal energy is transferred to the ceramic separator 7. The surface of the ceramic separator 7 is activated through the received heat energy. The activated ceramic separator 7 transmits oxygen by the oxygen partial pressure difference between both sides of the separator, and selects only oxygen from the air containing the high pressure oxygen passing through the air flow path 11 to discharge the oxygen at low pressure. It is made to transmit in (3).
이러한 원리에 따라 세라믹 분리막(7)을 통해 산소 배출부(3) 측의 산소 유로에는 시간이 경과됨에 따라 순수한 산소만이 포집되게 되고, 포집된 산소는 상기 산소 배출부(3)에 형성된 산소 배출구(32)를 통해 펌프(9)에 의해 외부로 강제 토출된다. 이와 같이 펌프를 통해 산소 배출부(3) 측의 산소 유로에 충진되는 산소를 지속적으로 강제 펌핑해줌으로써, 산소 배출부(3) 측의 산소 분압을 상기 공기 유입부(1) 측의 산소 분압보다 작게 유지할 수 있어 연속적으로 운전을 할 수 있게 된다.According to this principle, only the pure oxygen is collected in the oxygen flow path on the oxygen discharge part 3 side through the ceramic separator 7 with time, and the collected oxygen is the oxygen discharge port formed in the oxygen discharge part 3. Discharged to the outside by the pump 9 through 32. In this way, by continuously pumping the oxygen filled in the oxygen flow path of the oxygen discharge portion 3 side by the pump, the oxygen partial pressure of the oxygen discharge portion 3 side than the oxygen partial pressure of the air inlet portion 1 side It can be kept small so that it can be operated continuously.
아울러 상기 공기 유입부(1) 및 산소 배출부(3)에 외부 전원과 접속되는 단자들(13,34)을 구비함으로써, 이들 단자들을 통해 본 고안에 따른 산소 발생기에 전자펌핑을 위한 전자펌핑 공급전원을 인가하게 되면, 인가된 전기 에너지에 의해 상기 세라믹 분리막(7)의 활성 온도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 산소배출부(3) 측의 산소 유로에 포집되는 순수한 산소를 펌프를 통하지 않고도 자연스럽게 외부로 토출할 수 있게 된다.In addition, by having terminals 13 and 34 connected to an external power source in the air inlet 1 and the oxygen outlet 3, an electron pump supply for electron pumping is provided to the oxygen generator according to the present invention through these terminals. When the power is applied, not only can the active temperature of the ceramic separator 7 be reduced by the applied electric energy, but also pure oxygen trapped in the oxygen flow path on the side of the oxygen discharge part 3 is naturally not passed through the pump. It can be discharged to the outside.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 전자펌핑을 이용한 세라믹 산소발생기는 양측의 산소 분압차를 이용하여 공기 중의 산소만을 선택적으로 투과시키는 세라믹 소재의 분리막을 이용하여 종래의 산소 발생장치를 보다 간단하게 제작할 수 있고, 이에 따른 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the ceramic oxygen generator using the electron pump according to the present invention is more simple than the conventional oxygen generator using a separator of ceramic material that selectively transmits only oxygen in the air by using the oxygen partial pressure difference on both sides. It can be produced, and there is an advantage that can reduce the cost accordingly.
또한 카트리지 형태로 탈부착과 운반이 용이함으로써, 일반 가정이나 사무실에 설치된 기존의 공기 조화기에 적용하여 사용할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is easy to attach and detach in the form of a cartridge, there is an advantage that can be applied to the existing air conditioner installed in a general home or office.
그리고 히터를 통해 고열의 열 에너지를 세라믹 분리막에 공급함으로써, 공기 유로를 통해 유입되는 외부 공기 중의 오염된 공기, 예를 들면 바이러스나 화학적 독성가스 등을 포함한 공기를 멸균 처리와 열분해하여 청정산소공급 효과를 얻을 수 있다.In addition, by supplying high-temperature heat energy to the ceramic separator through the heater, sterilization and pyrolysis of polluted air in the outside air introduced through the air flow path, for example, viruses or chemical toxic gases, results in a clean oxygen supply effect. Can be obtained.
또한 펌프나 외부 전원을 이용하여 공기 중에서 분리된 순수한 산소를 용이하게 배출할 수 있으며, 이를 통해 연속적으로 운전하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to easily discharge the pure oxygen separated from the air by using a pump or an external power source, it is possible to operate continuously.
본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안등록청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the present invention from this description. Therefore, the scope of the present invention should be interpreted by the utility model registration claims described to include many such variations.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| KR200308378Y1 true KR200308378Y1 (en) | 2003-03-28 |
Family
ID=49332124
Family Applications (1)
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- 2002-10-23 KR KR20-2002-0031648U patent/KR200308378Y1/en not_active IP Right Cessation
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