KR200315294Y1

KR200315294Y1 - 기체분리막 시스템

Info

Publication number: KR200315294Y1
Application number: KR20-2003-0001679U
Authority: KR
Inventors: 차진석
Original assignee: 주식회사 지아이텍
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-06-09

Abstract

본 고안은 적합한 산소농도의 허용범위 내에서 산소의 유량 및 농도의 조절이 가능한 기체분리막 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 고안은 모터와, 모터의 회전력을 제공 받아 진공압을 발생시키는 진공펌프와, 혼합상태의 기체가 유입되어 분리되고, 분리된 기체를 진공펌프로 배출하는 기체분리막 모듈 및 기체분리막 모듈과 진공펌프를 연결하는 제1연결호스를 포함하여 이루어지며, 상기 제1연결호스에는 상기 진공펌프에 의해 조성된 진공압을 구동원으로 하여 상기 기체분리막 모듈로부터 상기 진공펌프를 향해 유동되는 기체와 혼합될 수 있도록 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

기체분리막 시스템{GAS SEPERATION MEMBRANE SYSTEM}

본 고안은 기체분리막 시스템에 관한 것으로, 특히, 적합한 산소농도 허용범위 내에서 산소의 발생량을 증가시키는 동시에, 궁극적으로는 산소의 발생유량 및 농도의 조절이 가능한 기체분리막 시스템에 관한 것이다

최근 들어, 자동차 매연 등의 대기환경 오염의 증가로 인해 실내에 산소농도가 높은 신선한 공기를 공급하는 산소발생장치의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 산소발생장치의 응용이 확대되고 있는 분야로는 가정용 정수기, 에어컨, 차량용 산소발생장치, 가정의 실내환기용 산소발생장치 등이 있다.

한편, 중소형 규모의 산소를 생산하는 방법으로는 흡착제를 이용하는 방법(Pressure Swing Adsorption: PSA)과 기체의 확산, 투과속도 차이를 이용하는 기체분리막법(Gas Separation Membrane)등이 있다.

이 중에서, 기체분리막법은 막(Membrane)에 대한 선택적인 기체투과 원리를 이용하는 것으로서, 기체혼합물이 막 표면에 접촉할 경우 기체성분이 막 속으로 용해 및 확산하게 되는 속도차이를 이용하여 기체의 성분별 분리가 가능하도록 되어 있다. 이러한 기체분리막법은 장치의 구성이 간단하고 유지가 편리한점 때문에 널리 사용되고 있다.

이러한 상기 기체분리막을 적용하는 종래의 기체분리장치의 일예가 대한민국 특허공개 제 2001-0103091호에 제시되어 있다. 이에 따르면, 기체분리장치는 공기를 압축하는 공기펌프와, 열교환기 및 냉각팬으로 구성되며 압축된 공기를 냉각시키는 냉각시스템 및 냉각된 공기로부터 산소를 발생하는 기체분리막을 포함하고 있다. 따라서, 공기의 압축시 발생하는 열을 상기 열교환기 및 냉각팬으로 냉각시켜 장치의 수명을 증가시키고 산소분리 효율을 높일 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기체분리장치는 기체분리막을 통해 분리되는 산소의 농도는 비교적 우수한 만면 산소의 발생량은 상대적으로 적은 문제점이 있었다. 이 때문에, 기체분리장치의 산소발생유량을 높이기 위해서는 보다 큰 용량을 갖는 공기펌프 또는 기체분리막을 사용할 수 밖에 없지만, 이들의 용량이 커지게 될 경우에는 기체분리장치 내에 걸리는 부하가 증가하여 진동 및 소음의 발생을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 기체분리막 모듈과 진공펌프를 연결하는 관로상에 일정크기의 공기 유입구를 형성하여 기체분리막으로부터 발생되는 산소에 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 혼합될 수 있도록 구성함으로써, 산소농도의 허용범위 내에서 산소의 발생유량을 증가시키는 동시에, 궁극적으로는 산소의 발생유량 및 산소의 농도의 조절이 가능하도록 하는 기체분리막 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 기체분리막 시스템을 도시한 사시도.

도 2는 본 고안의 전체적인 구성을 보여주는 구성도.

도 3은 도 1에 도시된 진공펌프의 구성을 보여주는 분해 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 진공펌프에 의한 진공압 형성과정을 나타낸 단면도.

도 5는 도 1에 도시된 수증기 저장용기의 Ⅱ-Ⅱ섹션 방향 단면도.

도 6은 도 1에 도시된 확관부의 내부구조를 도시한 평면도.

도 7은 본 고안의 다른 실시예를 보여주는 구성도.

도 8은 본 고안의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 모터 200 : 진공펌프

224,424 : 기체 유입구 225,425 : 기체 배출구

300 : 기체분리막 모듈 310 : 제1연결호스

312 : 공기 유입구 314 : 공기필터

320 : 유입구 330 : 제2연결호스

340 : 제1배출구 360 : 제2배출구

370 : 공기유량 조절밸브 380 : 제3연결호스

400 : 압축펌프 500 : 수증기 저장용기

600 : 확관부 620 : 격벽

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 기체분리막 시스템은 모터; 상기 모터의 회전력을 제공 받아 진공압을 발생시키는 진공펌프; 혼합상태의 기체가 유입되어 분리되고, 분리된 기체를 상기 진공펌프로 배출하는 기체분리막 모듈; 및 상기 기체분리막 모듈과 상기 진공펌프를 연결하는 제1연결호스를 포함하여 이루어지되, 상기 제1연결호스에는 상기 진공펌프에 의해 조성된 진공압을 구동원으로 하여 상기 기체분리막 모듈로부터 상기 진공펌프를 향해 유동되는 기체와 혼합될 수 있도록 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의하면, 상기 기체분리막 모듈로부터 발생되는 산소와 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 일정량의 공기가 혼합되어 산소발생유량을 증가시킬 수 있다.

이때, 상기 공기 유입구의 크기를 달리 적용하면 산소농도 및 산소발생유량을 자유롭게 조절할 수 있다.

그리고, 상기 공기 유입구에는 공기필터가 설치된다. 이에 따라, 상기 공기필터를 통해 공기 유입구 내부로 유입되는 공기중에 포함된 불순물을 필터링할 수 있기 때문에 사용자는 정화된 산소를 흡입할 수 있다.

또한, 상기 기체분리막 시스템은 상기 공기 유입구로 유입되는 공기의 유량을 조절하기 위한 공기유량 조절밸브를 포함하여 구성될 수 있다.

이렇게 되면, 상기 공기 유입구로 유입되는 공기의 양을 사용용도에 맞게 적절히 제어할 수 있기 때문에 산소발생유량의 조절이 보다 용이해진다.

또한, 상기 기체분리막 시스템은 상기 모터와 연동되며 압축공기를 발생시키는 압축펌프 및 상기 압축펌프와 상기 기체분리막 모듈을 연결하는 제2연결호스를 더 포함하여 구성할 수 있다.

이렇게 되면, 기체분리막 모듈 내에서 진공펌프에 의한 진공압과 상기 압축펌프에 의한 공기압이 동시적으로 조성되기 때문에 상기 기체분리막 모듈에 의한 산소분리효율을 월등히 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 기체분리막 시스템은 상기 제2연결호스와 상기 제1연결호스의 공기 유입구를 연결하는 제3연결호스를 설치하고, 상기 제3연결호스상에는 공기유량 조절밸브를 설치하여 구성할 수도 있다.

이에 따라, 불순물이 포함된 외부공기를 사용하지 않고서도 압축펌프로부터 발생되는 필터링된 압축공기를 직접적으로 공기 유입구를 통해 공급할 수 있고, 또한, 상기 제3연결호스를 통해 상기 제1연결호스의 공기 유입구로 공급되는 압축공기의 양을 상기 공기유량 조절밸브를 통해 제어할 수 있기 때문에 산소발생유량을 적절하게 조절할 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 의한 기체분리막 시스템의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기체분리막 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 기체분리막 시스템은 모터(100)와, 모터(100)의 구동력을 제공 받아 진공압을 발생시키는 진공펌프(200)와, 공기를 분리하여 산소를 발생시키고, 발생된 산소를 상기 진공펌프(200)로 배출하는 기체분리막 모듈(300) 및 기체분리막 모듈(300)과 진공펌프(200)를 연결하는 제1연결호스(310)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 고안의 기체분리막 시스템은 모터(100)와 연동되며 압축공기를 발생시키는 압축펌프(400)와, 기체분리막 모듈(300)에서 발생된 수증기를 저장하는 수증기저장용기(500), 그리고, 기체의 유동에 따른 소음을 감소시키는 확관부(600)를 더 포함하여 구성된다.

진공펌프(200)는 모터(100)의 일측면부에 설치되고, 기체분리막 모듈(300)로부터 분리된 산소가 유입되는 기체 유입구(224) 및 유입된 산소가 배출되는 기체 배출구(225)가 구비되어 있다. 이러한 상기 진공펌프(200)는 상기 모터(100)를 통해 구동되어 진공압을 발생시키고 기체분리막 모듈(300) 내부를 감압상태로 조성한다.

압축펌프(400)는 진공펌프(200)와 동일한 구성 및 구조를 이루고 있으며, 상기 진공펌프(200)와 대향되는 모터(100)의 타측면부에 설치된다. 또한, 상기 압축펌프(400)에는 외부의 공기가 유입되는 기체 유입구(424) 및 유입된 공기가 배출되는 기체 배출구(425)가 구비되어 있다. 이러한, 상기 압축펌프(400)는 상기 모터(100)를 통해 구동되어 압축공기를 발생시켜 기체분리막 모듈(300)로 공급하도록 한다.

이와 같은 구성에 따라, 하나의 모터(100)를 사용하여 진공펌프(200)와 압축펌프(400)를 동시적으로 작동시키게 되면, 상기 진공펌프(200)에 의한 진공압과 상기 압축펌프(400)에 의한 공기 압축력이 기체분리막 모듈(300) 내부에 동시에 조성되기 때문에 기체분리막 모듈(300)에 의한 산소분리효율을 배가시킬 수 있다.

기체분리막 모듈(300)은 공기가 유입되는 유입구(320)와, 유입된 공기가 성분별로 분리되어 배출되는 제1배출구(340) 및 제2배출구(360)가 구비되어 있으며, 상기 제2배출구(360)는 진공펌프(200)의 기체 유입구(224)와 제1연결호스(310)를 통해 연결되며, 상기 유입구(320)는 압축펌프(400)의 기체 배출구(425)와 제2연결호스(330)를 통해 연결되어 있다.

이에 따라, 상기 압축펌프(400)에 의해 발생된 압축공기가 기체분리막 모듈(300)의 유입구(320)로 유입되면, 유입된 공기의 성분중에서 상기 기체분리막 모듈(300) 내부의 중공사막(도시안됨)을 투과하지 못하게 되는 질소는 제1배출구(340)를 통해 외부로 배출되고, 상기 중공사막을 통해 투과되는 산소는 제2배출구(360)를 통해 배출되어 제1연결호스(310)를 따라 진공펌프(200) 내로 유입된다.

상기 제1연결호스(310)에는 외부의 공기가 유입될 수 있도록 소정 크기를 갖는 공기 유입구(312)가 형성되어 있다. 상기 공기 유입구(312)는 진공펌프(200)를 통해 발생된 진공압에 의해 제1연결호스(310)를 따라 유동되는 산소에 외부의 공기가 혼합되어 진공펌프(200)측으로 함께 유입될 수 있도록 하고 있다.

즉, 기체분리막 모듈(300)의 제2배출구(360)로부터 배출된 산소가 제1연결호스(310)를 따라 진공펌프(200)쪽으로 빠른 속도로 이동되면, 개방상태의 공기 유입구(312)에서는 압력강하가 이루어지면서 대기와의 압력차가 발생하기 때문에, 이러한 압력차에 기인하여 외부의 공기가 상기 공기 유입구(312)를 통해 제1연결호스(310) 내부로 유입되는 것이다.

이때, 상기 공기 유입구(312)의 크기는 상기 제1연결호스(310)의 단면적 크기 보다 충분이 작도록 형성하여 제1연결호스(310) 내부의 과도한 진공압 손실을 방지함과 동시에 과도한 공기유입에 따른 산소농도의 저하를 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기 유입구(312) 내측에는 공기필터(314)가 설치된다. 이에 따라, 공기 유입구(312)로 유입되는 외부공기는 공기필터(314)를 통해 필터링되어 불순물이 제거된 상태에서 산소와의 혼합이 이루어진다.

이와 같이 제1연결호스(310)에 공기 유입구(312)를 형성하게 되면, 상기 제1연결호스(310) 내부를 흐르는 산소와 상기 공기 유입구(312)를 통해 유입된 공기의 혼합이 이루어져 상기 제1연결호스(310)의 단위면적당 이동되는 절대유량이 증가되기 때문에 산소발생유량을 증가시킬 수 있다.

이때, 산소에 일정량의 공기가 혼합되기 때문에 산소의 농도는 상대적으로 낮아질 수 밖에 없지만, 산소의 농도가 사용자에게 유익되는 허용범위 내에 들어올 수 있도록 만족된다면 이러한 허용범위 내에서 산소발생유량의 증가가 가능하게 되는 것이다.

또한, 산소와 혼합되는 공기량은 공기 유입구(312)의 직경에 따라 달라지기 때문에, 상기 공기 유입구(312)의 직경 크기를 적절하게 조절하게 되면 산소발생유량의 조절이 가능해진다.

수증기저장용기(500)는 진공펌프(200)의 기체 배출구(225)측과 연통되어 있으며, 기체분리막 모듈(300)로부터 발생되는 수증기가 유입되어 저장된다.

확관부(600)는 진공펌프(200)와 수증기저장용기(500) 사이의 관로상에 설치되고, 기체의 관로 내에서의 빠른 이동에 따라 발생되는 소음을 저감시키도록 한다.

한편, 도 3은 도 1에 도시된 진공펌프(200)의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 진공펌프(200) 내에서의 진공압 형성과정을 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 진공펌프(200)는 트윈밸브(230)와, 상기 트윈밸브(230)가 수용되는 밸브 수용홈(213)이 형성된 실린더(210)와, 실린더(210) 상부에 결합되는 에어덕트(220)와, 상기 실린더(210) 내에 장착되며 상기 트윈밸브(230)를 선택적으로 개폐시키는 피스톤(240) 및 모터(100)의 회전운동을 피스톤(240)의 직선운동으로 변환시켜주는 편심캠(250)을 포함한다.

트윈밸브(230)는 소정의 탄성을 갖는 고무재로 이루어진 밸브이며, 흡기밸브(232)와 배기밸브(234)를 구비하고 있다.

실린더(210)는 내측에 공간부가 형성된 원통형의 몸체(211) 및 몸체(211)의 상면을 이루는 플랜지부(212)로 구성되며, 상기 플랜지부(212)의 상면 중앙에는 트윈밸브(230)가 수용되는 밸브 수용홈(213)이 형성되고, 또한, 상면 외곽에는 스크류(294)가 체결될 수 있도록 체결공(214)이 마련되어 있다.

또한, 상기 밸브 수용홈(213) 내에는 실린더(210) 내부로 공기가 출입될 수있도록 제1관통공(215) 및 제2관통공(216)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 실린더(210)는 플랜지부(212)를 지지대(260)의 상면에 고정시킨 후, 상기 지지대(260)를 모터(100)의 측면부상에 고정시키게 된다.

에어덕트(220)는 저면부는 폐쇄되고 상면부는 개방된 원통형의 부재이며, 내부에는 공기가 유입되는 제1실(221)과 공기가 배출되는 제2실(222)이 마련되어 있으며, 이들은 중앙의 격벽(223)을 통해 구획되어 있다.

또한, 상기 에어덕트(220)의 외면에는 외부에서 상기 제1실(221)로 공기가 유입될 수 있도록 기체 유입구(224)가 형성되어 있으며, 상기 제2실(222)로부터 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 기체 배출구(225)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 에어덕트(220)의 외면에는 스크류(294)가 체결될 수 있도록 체결공(229)이 형성되어 있으며, 저면부에는 상기 실린더(210)의 제1,2관통공(215)(216)과 크로스 방향으로 대칭을 이루며 상기 에어덕트(220) 내부로 관통된 제3,4관통공(226)(227)이 형성되어 있다.

한편, 상기 에어덕트(220) 내의 제1실(221) 및 제2실(222)에는 기체 유입구(224) 및 기체 배출구(225)를 통해 출입되는 공기중에 포함된 불순물을 필터링하기 위한 필터(270)가 수용된다.

그리고, 상기 필터(270)가 수납된 상태에서 에어덕트(220)의 상부는 최종적으로 커버(290)의 결합을 통해 폐쇄된다. 상기 커버(290)의 외면에는 스크류(294)가 체결될 수 있도록 체결공(292)이 형성되어 있다.

이때, 상기 에어덕트(220)와 상기 커버(290)와의 틈새로 내부의 공기가 누출되지 않도록 하기 위하여, 에어덕트(220)의 상면에 홈(228)을 형성하고 상기 홈(228) 내에 고무링(280)을 삽입하여 밀폐시키게 된다.

한편, 피스톤(240)은 실린더(210)의 몸체(211) 내에 수용되는 것으로, 그 구성은 피스톤 몸체(242)와, 피스톤링(244)과, 피스톤캡(246)이 스크류(248)를 통해 결합된 구조를 이루고 있다.

편심캠(250)은 일단부가 상기 피스톤(240)의 하단과 회동가능하게 연결되고, 중앙부는 모터(100)의 회전축(도시안됨)과 연결되어 상기 모터(100)의 구동에 따라 연동하여 회전된다.

이러한 편심캠(250)은 모터(100)의 회전운동을 피스톤(240)의 상하방향으로의 직선 왕복운동으로 변환시키도록 하고, 상기 피스톤(240)은 실린더(210) 내부를 가압 또는 감압하며 트윈밸브(230) 내의 흡기밸브(232) 및 배기밸브(234)를 선택적인 개폐함으로써 공기압을 발생시키게 된다.

상술한 본 고안의 진공펌프(200)의 구조는 기본적으로 압축펌프(400)의 구조와 동일하기 때문에, 이하에서 압축펌프(400)의 구성 및 구조에 대한 구체적인 별도의 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 5는 도 1에 도시된 수증기 저장용기(500)의 Ⅱ-Ⅱ섹션 방향의 단면구조를 나타낸 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수증기 저장용기(500)는 일정 양의 물이 저장되는 용기본체(510)와, 상기 용기본체(510)의 상부에 나사결합 방식에 의해 착탈가능하게 결합되는 뚜껑(530)으로 구성되어 있다.

상기 뚜껑(530)은 상면부에 진공펌프(200)의 기체 배출구(225)측과 연통되는유입구(532)가 형성되고, 측면에는 용기본체(510) 내에 수용된 기체가 외부로 배출되는 배출구(534)가 형성되어 있다.

이에 따라, 기체분리과정시 산소와 함께 발생되는 수증기를 진공펌프(200)에 의한 진공압을 이용하여 수증기 저장용기(500) 내에 강제로 유입 저장시킬 수 있기 때문에 수증기의 장치 내 누출로 인한 곰팡이 및 세균 등의 번식을 억제할 수 있다.

한편, 용기본체(510) 내에는 공기가 투과될 수 있도록 몸체에 다수의 미세한 공기구멍이 형성된 다공성부재(540)가 구비되어 있다.

상기 다공성부재(540)는 도면에서 보는 바와 같이 일단이 폐쇄된 파이프 형상을 이루고 있으며, 호스(550)를 매개로 상기 뚜껑(530)의 유입구(532)와 연통되어 용기본체(510)에 저장된 물 속에 입수된 상태로 유지되도록 한다.

이에 따라, 수증기저장용기(500) 내로 유입되는 건조상태의 산소가 물 속에서 다공성부재(540)를 통하여 방출이 이루어지면 물과 화합되어 일정 비율로 가습이 이루어진 상태로 배출할 수 있다.

더불어, 수증기저장용기(500) 내에 사람의 몸에 이로운 향물질을 일정량 떨어뜨려 물과 혼합시키게 되면 산소의 배출과 함께 향의 발산이 이루어지기 때문에, 사용자는 산소배출 여부를 후각적으로 쉽게 인식할 수 있을 뿐만 아니라 정신적 안정감을 유지할 수 있게 된다.

한편, 도 6은 도 1에 도시된 확관부(600)의 내부구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 확관부(600)는 진공펌프(200)의 기체배출구(22538)와 수증기저장용기(500)의 유입구(532)를 연결하는 관로상의 급격한 체적확장이 이루어진 영역이다.

이와 같이 상기 확관부(600)를 두설치하게 되면, 진공펌프(200)의 기체 배출구(225)로부터 배출된 기체가 관로 내부로 빠른 속도로 통과하다가 확관부(600)에 다다르면 유속이 급격하게 저하됨과 동시에 유동이 교란 및 반사됨으로써 기체의 유동과정에서 발생되는 소음을 일정부분 상쇄시킬 수 있다.

이때, 소음억제 효과를 보다 극대화하기 위하여 상기 확관부(600) 내에 지그재그 형태로 배열된 다수의 격벽(620)을 형성한다. 이렇게 되면, 상기 확관부(600) 내부를 통과하는 기체의 유동을 상기 격벽(620)에 의해 보다 크게 교란 및 반사시킬 수 있기 때문에 확관부(600)에 의한 소음억제 효과를 배가시킬 수 있다.

이하, 본 고안의 작동관계를 전술된 첨부도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터(100)의 구동으로 압축펌프(400)와 진공펌프(200)가 작동되면, 전술된 도 4와 같은 과정에 의하여 상기 압축펌프(400)는 일정 공기압을 발생시키고, 동시에 상기 진공펌프(200)는 진공압을 발생시키게 된다.

이렇게 되면, 압축펌프(400)에서 펌핑된 공기가 제2연결호스(330)를 따라 기체분리막 모듈(300) 내부로 유입되고, 유입된 공기중 상기 기체분리막 모듈(300) 내부의 중공사막(도시안됨)을 투과하지 않은 질소기체는 제1배출구(340)를 통해 외부로 배출되고, 상기 중공사막을 투과한 산소기체는 제2배출구(360)로 배출되어 제1연결호스(310)를 따라 진공펌프(200) 내부로 유입된다.

이와 같은 과정에서, 상기 제1연결호스(310) 내에서는 상기 제2배출구(360)에서 배출된 산소기체가 진공펌프(200)의 기체 유입구(224)를 향하여 빠른 속도로 유동됨에 따라, 상기 제1연결호스(310)에 형성된 공기 유입구(312) 주위에서 급격한 압력강하가 이루어진다.

이와 같은 급격한 압력강하로 인하여 대기압과의 압력차가 발생되어 대기중의 일정량의 공기가 상기 공기 유입구(312)를 통해 제1연결호스(310) 내부로 유입되고, 유입된 공기는 상기 제1연결호스(310) 내부를 흐르는 산소기체와 혼합되어 혼합되는 공기량 만큼의 유량증가를 발생시키게 된다.

이 후, 상기와 같이 공기의 혼합으로 인해 절대유량이 증가된 산소기체는 진공펌프(200)의 기체 배출구(225)로부터 배출되어 확관부(600) 내부로 유입되고, 최종적으로 수증기 저장용기(500)를 거친 후, 흡입가능한 상태로 사용자에게 제공된다.

상기한 과정에 있어서, 산소기체와 공기의 혼합이 이루어짐에 따라 산소의 농도는 일정비율 낮아지는 반면 유량은 증가되는데, 산소의 농도가 허용범위 밖으로 떨어지지 않도록만 한다면 제1연결호스(310)에 있는 공기 유입구(312)의 크기를 달리 형성하여 사용자의 사용환경에 알맞도록 산소발생유량을 자유롭게 조절할 수 있다.

상술한 본 고안의 제1실시예에서는 산소와 공기와의 혼합을 위하여 제1연결호스(310)에 가장 간단한 형태인 공기 유입구(312)를 형성하였지만, 도 7에 도시된 본 고안의 다른 실시예에서와 같이, 기체분리막 모듈(300)의 제2배출구(360)와 진공펌프(200)의 기체 유입구(224)를 연결하는 제1연결호스(310)에 공기 유입구(312)와 연통되도록 공기유량 조절밸브(370)를 설치하여 구성할 수 있다. 이와 같이 구성하게 되면, 상기 공기 유입구(312)로 유입되는 공기의 양을 상기 공기유량 조절밸브(370)를 통해 제어할 수 있으므로 산소의 유량제어가 용이해진다.

또한, 도 8에 도시된 본 고안의 또 다른 실시예에서와 같이, 제2연결호스(330)로부터 분기되어 제1연결호스(310)의 공기 유입구(312)까지 이어지는 제3연결호스(380)를 설치하고, 상기 제3연결호스(380)상에 공기유량 조절밸브(370)를 설치하여 구성할 수도 있다.

이렇게 되면, 압축펌프(400)로부터 발생되는 압축공기중 일부가 제3연결호스(380)를 통해 제1연결호스(310) 내부로 강제적으로 유입되도록 할 수 있고, 이러한 압축공기는 압축펌프(400) 내에서 필터링된 상태로 배출되기 때문에 별도의 필터링부재를 구비하지 않아도 제1연결호스(310) 내부를 흐르는 산소에 정화된 공기를 혼합시킬 수 있는 것이다.

또한, 제3연결호스(310)상에 공기유량 조절밸브(370)를 설치함에 따라 제1연결호스(310) 내부로 공급되는 압축공기의 양을 상기 공기유량 조절밸브(370)를 통해 제어가 가능하므로 산소의 유량제어가 용이해진다.

상기한 본 고안에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 기체분리막 모듈과 진공펌프를 연결하는 제1연결호스상에 공기 유입구를 형성함으로써, 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기가 상기 제1연결호스 내부로 흐르는 산소와 혼합된 상태로 배출될 수 있도록 하여 산소발생유량을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 공기 유입구의 크기를 달리 적용하게 되면 산소와 혼합되는 공기의 양을 변화시킬 수 있기 때문에 사용용도에 맞는 산소의 농도 및 유량 조절이 가능해진다.

이와 더불어, 상대적으로 고농도의 산소발생이 필요치 않은 환경에서 사용시에는 공기 유입구의 크기를 증가시켜 산소농도는 떨어뜨리는 동시에 산소발생량은 많아지도록 하여 사용환경에 적합한 효율적 시스템 구현이 가능해진다.

둘째, 공기 유입구에 공기필터를 설치하게 되면, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 공기중에 포함된 불순물을 상기 공기필터를 통해 제거할 수 있으므로 사용자는 깨끗해진 공기를 흡입할 수 있다.

셋째, 상기 공기 유입구측에 공기유량 조절밸브를 설치하게 되면, 공기 유입구로 유입되는 공기의 양을 상기 공기유량 조절밸브를 통해 조절할 수 있기 때문에 사용자의 요구에 맞도록 산소농도 및 산소발생유량의 제어가 용이해진다.

넷째, 진공펌프와 더불어 모터와 연동되는 압축펌프를 구비함으로써, 진공펌프에 의한 진공압과 압축펌프에 의한 공기압이 기체분리막 모듈 내부에 동시적으로 조성되기 때문에 기체분리막 모듈의 산소분리효율을 월등히 향상시킬 수 있다.

다섯째, 제2연결호스와 제1연결호스의 공기 유입구를 연결하는 제3연결호스를 설치하게 되면, 압축펌프에서 발생된 필터링된 공기를 상기 제3연결호스를 통해 공기 유입구로 유입시킬 수 있기 때문에 별도의 필터링부재를 사용하지 않고서도정화된 공기를 산소와 혼합시킬 수 있다.

또한, 제3연결호스상에 공기유량 조절밸브를 장착하게 되면, 제1연결호스의 공기 유입구로 유입되는 공기의 양을 상기 공기유량 조절밸브를 통해 조절할 수 있으므로 사용자의 흡입에 적합하도록 산소농도 및 산소발생유량을 적절하게 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

모터;

상기 모터의 회전력을 제공 받아 진공압을 발생시키는 진공펌프;

혼합상태의 기체가 유입되어 분리되고, 분리된 기체를 상기 진공펌프로 배출하는 기체분리막 모듈; 및

상기 기체분리막 모듈과 상기 진공펌프를 연결하는 제1연결호스를 포함하여 이루어지며,

상기 제1연결호스에는 상기 진공펌프에 의해 조성된 진공압을 구동원으로 하여 상기 기체분리막 모듈로부터 상기 진공펌프를 향해 유동되는 기체와 혼합될 수 있도록 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 기체분리막 시스템.
제1항에 있어서, 상기 공기 유입구에는 공기필터가 설치된 것을 특징으로 하는 기체분리막 시스템.
제1항에 있어서, 상기 공기 유입구에는 공기유량 조절밸브가 연설된 것을 특징으로 하는 기체분리막 시스템.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터와 연동되며 압축공기를발생시키는 압축펌프 및 상기 압축펌프와 상기 기체분리막 모듈을 연결하는 제2연결호스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체분리막 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제2연결호스와 상기 제1연결호스의 공기 유입구를 연결하는 제3연결호스를 더 포함하고, 상기 제3연결호스상에는 공기유량 조절밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 기체분리막 시스템.