KR200309800Y1 - 산소공급장치의 산소센싱기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 산소공급장치의 산소센싱기구에 관한 것이다. 이는 산소발생기로부터 발생한 산소를 수요처로 이동시키는 산소공급라인에 설치되어 산소공급라인을 내부 유동하는 산소의 농도를 센싱하는 것으로, 상기 산소공급라인에 그 양단이 연통하며 산소공급라인을 따라 유동하는 산소의 일부를 받아들여 우회시키는 바이패스라인과; 상기 바이패스라인을 통과하는 산소의 농도를 센싱하는 산소센서와; 상기 바이패스라인을 통과하는 산소내의 습기 및 바이패스라인내의 압력이 가 산소센서에 도달하지 않도록 차단하는 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안은, 산소공급라인에 바이패스라인을 설치하고 바이패스라인에 산소센서를 설치함으로써 산소센서가 저압의 분위기에서 센싱동작을 수행할 수 있으며 특히 산소센서와 바이패스라인의 유동장 사이에 다공층을 마련하여 유동장내의 압력이 산소센서에 직접 전달되지 않게 함으로써 압력에 의한 산소센서의 고장의 염려가 없다. 또한 상기 다공층에 의해 산소내의 수분이 산소센서에 도달하지 않으므로 수분에 의해 산소센서의 감도가 저하됨 없이 항상 정확한 센싱동작을 수행할 수 있게 한다.

Description

산소공급장치의 산소센싱기구{Apparatus for sensing oxygen in oxygen supplying device}

본 고안은 산소공급장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 산소발생기로부터 수요처로 공급되는 산소의 농도를 정확하고 안정적으로 계측할 수 있는 산소공급장치의 산소센싱기구에 관한 것이다.

산소공급장치는, 외부로부터 흡입한 공기를 산소와 산소 이외의 기체로 분리하는 산소발생기와, 상기 산소발생기로부터 발생된 산소를 원하는 장소로 이동시키는 산소공급라인과, 상기 산소공급라인을 따라 이동하는 산소의 농도를 체크하는 산소센서를 포함한다.

상기 산소발생기는 여러 종류가 있으며, 대표적으로 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식을 채용한 산소발생기와, 평막이나 중공사막을 이용한 막분리방식을 갖는 산소발생기가 있다.

또한 상기 산소센서는 산소의 농도를 체크하는 감지수단으로 그 설치위치는 필요에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 산소가 최종적으로 배출되는 실내공간이나 산소발생기의 산소토출구 또는 산소공급라인 내부에 직접 설치될 수 있는 것이다.

상기 산소공급라인은 그 일단이 산소발생기의 산소토출구에 연결되며 산소발생기에서 발생한 산소를 원하는 장소로 이동시키는 파이프이다. 상기 산소공급라인은 그 길이가 길 경우 유동저항이 발생하므로 승압펌프 등의 승압수단을 추가 설치하여 산소를 보다 멀리 보낼 수 있게 하기도 한다.

한편, 상기 산소공급라인의 내부를 유동하는 산소에는 공급라인의 외부와 내부의 온도 및 압력차이에 의해 수분(응축수)이 발생할 수 있다. 산소공급라인의 내부에 발생한 수분은 공급라인의 내부를 부식시킴은 물론 산소의 수요처인 실내공간으로 배출되기도 하고, 특히 산소공급라인내에 설치된 산소센서에 달라붙어 센서의 감도를 현저히 저하시키며 경우에 따라서는 센서를 아예 마비시킬 수 도 있다.

아울러 상기 산소공급라인의 내부는 상기 산소발생기로부터 배출되는 산소의 배출압력이나 상기 승압수단에 의해 고압으로 유지되는데 상기 산소센서가 산소공급라인내에 도 1에 도시한 바와같이 설치된 경우 산소센서는 직접적으로 가해지는 압력에 의해 오작동을 하거나 물리적인 손상을 입을 수 도 있다.

도 1은 통상적인 산소공급장치를 차량에 적용한 일 예를 설명하기 위하여 도시한 계통도이다.

도면을 참조하면, 산소공급장치는 그 내부에서 산소를 발생하는 산소발생기(12)와, 상기 산소발생기(12)로부터 생산된 산소를 수요처로 이동시키는 산소공급라인(14)과, 상기 산소공급라인(14)에 설치되며 산소공급라인(14)을 따라 이동하는 산소의 농도를 감지하는 산소센싱기구(16)를 포함한다.

상기한 바와같이 도 1은 산소공급장치가 차량에 적용되어 있는 경우로서, 산소발생기(12)가 챠량(10)의 트렁크에 설치되어 있고 상기 산소공급라인은 실내공간으로 연장되어 그릴(G)에 연결되어 있다.

도 2는 상기 산소공급장치에 설치되는 종래의 산소센싱기구를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

도시한 바와같이, 종래의 상기 산소센싱기구(16)는 산소공급라인(14)의 벽면을 관통하여 그 단부가 산소공급라인(14) 내부의 유동장(流動場)(20)에 인입 설치되는 산소센서(18)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 산소공급라인(14)의 내부로 인입 고정되어 있는 산소센서(18)의 표면에 응축수(w)가 하나의 막을 이루어 맺혀 있음을 알 수 있다. 상기 응축수(w)는 산소공급라인(14)의 내부를 유동하는 산소속의 습기가 산소센서(18)의 표면에 포집되어 생성된 것으로 산소센서(18)의 센싱 동작을 방해하여 산소농도를 정확하게 계측하지 못하게 한다.

또한 상기와 같이 유동장(20)의 내부는 승압수단이나 산소발생기에 의해 고압의 상태가 유지되므로 상기 산소센서(18)의 표면에는 화살표 f방향의 압력이 가해진다. 상기 산소센서(18)에 가해지는 압력은 산소센서(18)의 고장을 유발시키기도 하고 산소공급라인(14)에 대한 산소센서(18)의 결합을 약화시키는 문제를 일으킨다.

본 고안은 상기 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서, 산소공급라인에 바이패스라인을 설치하고 바이패스라인에 산소센서를 설치함으로써 산소센서가 저압의 분위기에서 센싱동작을 수행할 수 있으며 특히 산소센서와 바이패스라인의 유동장 사이에 다공층을 마련하여 유동장내의 압력이 산소센서에 직접 전달되지 않게 함으로써 압력에 의한 산소센서의 고장의 염려가 없고, 또한 상기 다공층에 의해 산소내의 수분이 산소센서에 도달하지 않으므로 수분에 의해 산소센서의 감도가 저하됨 없이 항상 정확한 센싱동작을 수행할 수 있는 산소공급장치의 산소센싱기구를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 통상적인 산소공급장치를 차량에 적용한 일 예를 나타내 보인 계통도.

도 2는 상기 산소공급장치에 설치되는 종래의 산소센싱기구를 개략적으로 도시한 부분 단면도.

도 3 및 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 산소센싱기구를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:차량 12:산소발생기

14:산소공급라인 16,30:산소센싱기구

18:산소센서 20,21:유동장

32:바이패스라인 34:오리피스

36:다공층 38:홀더

40:다공케이스

G:그릴 W:응축수

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 산소발생기로부터 발생한 산소를 수요처로 이동시키는 산소공급라인에 설치되어 산소공급라인을 내부 유동하는 산소의 농도를 센싱하는 것으로, 상기 산소공급라인에 그 양단이 연통하며 산소공급라인을 따라 유동하는 산소의 일부를 받아들여 우회시키는 바이패스라인과; 상기 바이패스라인을 통과하는 산소의 농도를 센싱하는 산소센서와; 상기 바이패스라인을 통과하는 산소내의 습기 및 바이패스라인내의 압력이 가 산소센서에 도달하지 않도록 차단하는 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단수단은, 상기 바이패스라인과 연통하며 그 내부에 산소센서를 수용하는 홀더와, 상기 홀더내에 위치하며 상기 산소센서를 바이패스라인의 유동장으로부터 차단하되 산소분자는 통과시키고 산소내의 습기는 포집 응축시켜 통과시키지 않으며 바이패스라인 내부의 압력이 산소센서에 전달되는 것을 막는 다공층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 바이패스라인의 내부에는 상기 산소센서로 유동하는 산소의 압력을 낮추는 오리피스가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공층은 다수의 구멍이 형성되며 소정 두께를 갖는 고분자형 산소투과성막으로서 실리콘러버, 테프론, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 PTFE중 선택된 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공층은 제올라이트나 활성탄 또는 규조토나 패강류분말 이나부직포(不織布) 또는 직포(織布) 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 산소센싱기구를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 산소센싱기구(30)는, 상기 산소공급라인(14)의 외부에 나란히 설치되며 그 양단이 산소공급라인(14)에 연통 설치되는 바이패스라인(32)과, 상기 바이패스라인(32)의 외측에 고정되고 바이패스라인(32)내의 유동장(21)에 연통하며 상기 산소센서(18)를 수용하는 홀더(38)와, 상기 산소센서(18)와 바이패스라인(32)의 유동장(21) 사이에 설치되는 다공층(36)을 포함하여 구성된다.

상기 바이패스라인(32)은 통상의 바이패스(bypass)관과 마찬가지로 그 양단이 메인관인 산소공급라인(14)의 유동장(20)에 연통 고정되는 파이프이다. 상기 바이패스라인(32)은 산소공급라인(14) 내부를 유동하던 유체의 일부를 그 내부로 통과시키며 우회시킨다.

상기 바이패스라인(32)의 양단부 내주면에는 오리피스(orifice)(34)가 설치되어 있다. 상기 오리피스(34)는 유량의 조절이나 측정 등에 사용되는 통상의 오리피스로서 산소를 통과시킴으로써 산소의 유동압력을 강하시켜 바이패스라인(32)내의 압력이 산소공급라인(14) 내의 압력보다 작아지도록 한다.

한편, 상기 홀더(38)는 그 단부가 바이패스라인(32) 외주면에 고정된 파이프 형태의 부재로서 상기한 바와같이 바이패스라인(32)의 유동장(21)에 연통하고 내부에는 산소센서(18)를 수용한다. 상기 산소센서(18)와 홀더(38)의 내주면은 상호 밀착시켜 홀더(38)를 통해 압력이나 산소가 누출되지 않도록 한다.

아울러 상기 다공층(36)은 소정 두께를 이루고 다수의 미세한 구멍을 제공하는 판상(板狀) 형태의 층이다. 기본적으로 상기 다공층(36)은 유동장(21) 내의 압력이 산소센서(18)에 직접 미치지 않도록 차단하고, 또한 센싱할 산소를 통과시키되 산소내의 수분은 포집하여 수분이 산소센서(18)에 도달하는 것을 막는 기능을 한다.

상기 다공층(36)은 유동장(21)의 압력에 의해 변형되지 않는 강성을 가져야 하며 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌수지(이하, PTFE수지)로 제작할 수 있다.

상기 PTFE수지 이외에도 상기 다공층(36)을 이루기 위해 제올라이트나 활성탄 또는 규조토나 패강류분말 또는 각종 부직포(不織布)나 직포(織布)를 하나의 층으로 형성하여 적용할 수 도 있다. 특히 상기 제올라이트나 활성탄 규조토 패강류분말을 적용할 때에는 도 4에 도시한 바와같이 내부공간을 제공하는 다공케이스내에 충진하여 설치한다.

도 4를 참조하면, 상기 홀더(38)의 내부에 다공케이스(40)가 고정되어 있고 상기 다공케이스(40)의 내부공간에 상기 다공층(36)이 충진되어 있다. 상기 다공케이스(40)는 다수의 구멍이 형성되어 있는 케이스이며 상기 다공케이스(40)에 충진되는 다공층은 상기한 제올라이트나 활성탄 규조토 패강류분말 직포 부직포 중 어느 하나임은 물론이다.

결국 상기와 같이 이루어지는 본 실시예에 따른 산소센싱기구(30)에 있어서, 산소공급라인(14)의 내부를 통해 수요처로 향하던 산소의 일부는 오리피스(34)를 통과해 바이패스라인(32)으로 유동한다. 상기 바이패스라인(32)으로 유입한 산소는 오리피스(34)를 통과한 상태이므로 산소공급라인(14)에 비해 압력이 낮음은 물론이다.

상기 바이패스라인(32)의 내부로 우회하는 산소는 산소센서(18)에 도달하여 산소센서(18)에 의해 그 농도가 계측된 후 다시 산소공급라인(14)으로 빠져나간다.

이 때 상기 바이패스라인(32)의 유동장(21) 내의 압력은 상기 다공층(36)에 의해 산소센서(18)에 전달되지 않아 산소센서(18)에 물리적인 힘이 가해지지 않음은 상기와 같다. 또한 바이패스라인(32)내의 산소는 상기 다공층(36)의 구멍을 통과하되 산소내의 수분은 상기 다공층(36)에 의해 포집 응축되어 산소센서에 도달하지 못한다.

결국 상기와 같이 구성되는 본 실시예의 산소센싱기구는 산소센서(18)에 수분은 물론 압력이 전달되지 않게 하므로 습기나 압력에 의한 제반 문제가 발생할 염려가 없다.

이상, 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 고안의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안의 산소공급장치의 산소센싱기구는, 산소공급라인에 바이패스라인을 설치하고 바이패스라인에 산소센서를 설치함으로써 산소센서가 저압의 분위기에서 센싱동작을 수행할 수 있으며 특히 산소센서와 바이패스라인의 유동장 사이에 다공층을 마련하여 유동장내의 압력이 산소센서에 직접 전달되지 않게 함으로써 압력에 의한 산소센서의 고장의 염려가 없다. 또한 상기 다공층에 의해 산소내의 수분이 산소센서에 도달하지 않으므로 수분에 의해 산소센서의 감도가 저하됨 없이 항상 정확한 센싱동작을 수행할 수 있게 한다.

Claims (5)

1. 산소발생기로부터 발생한 산소를 수요처로 이동시키는 산소공급라인에 설치되어 산소공급라인을 따라 유동하는 산소의 농도를 센싱하는 것으로,

   상기 산소공급라인에 그 양단이 연통하며 산소공급라인을 내부 유동하는 산소의 일부를 받아들여 우회시키는 바이패스라인과;

   상기 바이패스라인을 통과하는 산소의 농도를 센싱하는 산소센서와;

   상기 바이패스라인을 통과하는 산소내의 습기 및 바이패스라인내의 압력이 가 산소센서에 도달하지 않도록 차단하는 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소공급장치의 산소센싱기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차단수단은,

   상기 바이패스라인과 연통하며 그 내부에 산소센서를 수용하는 홀더와,

   상기 홀더내에 위치하며 상기 산소센서를 바이패스라인의 유동장으로부터 차단하되 산소분자는 통과시키고 산소내의 습기는 포집 응축시켜 통과시키지 않으며 바이패스라인 내부의 압력이 산소센서에 전달되는 것을 막는 다공층을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소공급장치의 산소센싱기구.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 바이패스라인의 내부에는 상기 산소센서로 유동하는 산소의 압력을 낮추는 오리피스가 더 구비된 것을 특징으로 하는 산소공급장치의 산소센싱기구.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 다공층은 다수의 구멍이 형성되며 소정 두께를 갖는 고분자형 산소투과성막으로서 실리콘러버, 테프론, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PTFE중 선택된 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소공급장치의 산소센싱기구.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 다공층은 제올라이트나 활성탄 또는 규조토나 패강류분말 이나 부직포(不織布) 또는 직포(織布) 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산소공급장치의 산소센싱기구.