KR200322879Y1

KR200322879Y1 - 산소발생장치

Info

Publication number: KR200322879Y1
Application number: KR20-2003-0015689U
Authority: KR
Inventors: 차진석
Original assignee: 주식회사 지아이텍
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2003-08-14

Abstract

본 고안은 전자석의 지속적인 발열로 인한 펌프 내의 과도한 열축적을 효과적으로 억제하여 펌프의 작동성능 저하를 방지할 수 있는 산소발생장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 고안은 펌프와 산소분리모듈을 포함하는 산소발생장치에 있어서, 상기 펌프는 외부로부터 전원을 공급 받아 전자력을 발생시키는 전자석과; 상기 전자석과 대향하여 배치되고, 상기 전자석으로부터 발생되는 전자력을 통해 공기를 펌핑시키는 공기펌핑장치와; 상기 전자석과 상기 공기펌핑장치를 수납하는 케이스; 및 상기 전자석을 상기 케이스 내에 고정시키는 고정용 볼트를 포함하여 이루어지되, 상기 케이스는 알루미늄 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

산소발생장치{OXYGEN GENERATOR SYSTEM}

본 고안은 산소발생장치에 관한 것으로, 특히, 전자석의 지속적인 발열로 인한 펌프 내의 과도한 열축적을 효과적으로 억제하여 펌프의 작동성능 저하를 방지할 수 있는 산소발생장치에 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, 자동차용산소발생장치, 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 기체분리막 방식이 적용된 산소발생장치의 일예가 대한민국 특허공개 제 2001-0103091호에 제시되어 있는바, 산소발생장치는 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.

한편, 이와 같은 산소발생장치에 있어서 압축공기를 산소분리모듈에 공급해 주는 공기펌프는 모터의 구동에 의한 공기 펌핑방식이나 또는 전자석에서 발생되는 전자력에 의한 공기 펌핑방식 등이 사용될 수 있다.

이 중에서 상기 전자석에 의한 공기 펌핑방식을 사용하게 되는 경우, 전자석에서 발생되는 고온의 열이 펌프 내에 지속적으로 축적되면 펌프의 작동성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

이에, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 전자석을 수납하는 펌프 케이스를 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로구성하여, 전자석의 지속적인 발열 시에도 펌프 내의 과도한 열축적을 억제하여 펌프의 작동성능 저하를 방지할 수 있는 산소발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 산소발생장치를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 펌프를 구체적으로 도시한 분해 사시도.

도 3은 도 1에 도시된 펌프의 단면도.

도 4a는 도 2에 도시된 공기펌핑장치의 구체적인 구성을 보여주는 분해 사시도.

도 4b는 도 4a의 A방향에서 바라본 제1챔버의 구조를 도시한 도면.

도 4c는 도 4a의 B방향에서 바라본 제2챔버의 구조를 도시한 도면.

도 4d은 도 4a의 결합 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 공기펌핑장치의 작동예를 도시한 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 펌프 120 : 전자석

122 : 철심 결합체 124 : 코일

130a,130b : 제1,2챔버 133a,133b : 제1,2배기공

134a,134b : 제1,2흡기밸브 135a,135b : 제1,2배기밸브

136a,136b : 제1,2고무마개 140 : 공기펌핑장치

142 : 공기 토출구 143 : 몸통부

144a,144b : 제1,2고무캡 145a,145b : 제1,2진동자

146a,146b : 제1,2영구자석 148a,148b : 볼트

149a,149b : 너트 150 : 고정용 볼트

160a,160b : 하부/상부 케이스 161 : 안착부

162 : 공기 유입구 164a,164b,165 : 홈

165a,165b : 열반산용 리브 167 : 지지부

168 : 요홈 169a-c,170a-c : 몸통지지부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 펌프와, 이 펌프의 압력을 제공 받아 공기를 분리하여 산소를 발생시키는 산소분리모듈을 포함하는 산소발생장치에 있어서, 상기 펌프는, 외부로부터 전원을 공급 받아 전자력을 발생시키는 전자석과; 상기 전자석과 대향하여 배치되고, 상기 전자석으로부터 발생되는 전자력을 통해 공기를 펌핑시키는 공기펌핑장치와; 상기 전자석과 상기 공기펌핑장치를 수납하는 케이스; 및 상기 전자석을 상기 케이스 내에 고정시키는 고정용 볼트를 포함하여 이루어지되, 상기 케이스는 알루미늄 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 전자석을 수용하는 케이스의 재질을 열전도율이 우수한 알루미늄재로 구성함에 따라, 펌프의 장시간 작동 시에도 전자석의 지속적인 발열로 인한 펌프 내의 과도한 열축적을 억제하여 펌프의 작동성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 케이스는 전자석이 안착되는 안착부가 형성된 하부 케이스 및 상기 하부 케이스와 결합을 이루는 상부 케이스로 구성되며, 상기 상부 케이스 내측에는 상기 안착부에 대향하며 상기 전자석을 지지하는 지지부가 형성된다.

위와 같은 구성에 따르면, 전자석으로부터 발생하는 열이 상기 안착부 및 지지부를 통해 각각 하부 케이스와 상부 케이스로 고르게 분산되기 때문에 열발산 효율이 증가된다.

또한, 상기 케이스의 안착부에는 열발산용 리브가 형성된다.

이렇게 되면, 하부 케이스와 상기 안착부와의 접촉면적이 넓어지게 되어 열발산 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 상기 케이스의 지지부에는 열반산용 리브가 형성된다.

이렇게 되면, 상부 케이스와 상기 지지부와의 접촉면적이 넓어지게 되어 열발산 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 지지부에는 상기 고정용 볼트의 일부가 수용되는 요홈이 형성된다.

이렇게 형성하게 되면, 고정용 볼트가 전자석에 체결된 상태에서 지지부와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

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

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 산소발생장치를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 산소발생장치(300)는 펌프(100)와, 이 펌프(100)를 통해 공급되는 혼합상태의 공기를 분리하여 산소를 발생시키는 산소분리모듈(200)을 포함한다.

상기 펌프(100)에는 외부의 공기가 유입되는 공기 유입구(162)와, 상기 공기 유입구(162)를 통해 유입된 공기가 펌핑과정을 거친 후 다시 외부로 토출되는 공기 토출구(142)가 형성되어 있다.

상기 산소분리모듈(200)에는 상기 펌프(100)의 공기 토출구(142)와 연통되는 공기 유입구(210)와, 상기 공기 유입구(162)를 통해 유입된 공기중 내부의 중공사막(도시안됨)를 거쳐 분리된 산소가 배출되는 산소 배출구(220) 및 질소가 배출되는 질소 배출구(230)가 형성되어 있다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 펌프(100)의 구성을 구체적으로 보여주는 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 펌프(100)의 단면구조를 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 펌프(100)는 전자력을 발생시키는 전자석(120)과, 상기 전자석(120)에서 발생되는 전자력을 이용하여 공기를 펌핑시키는 공기펌핑장치(140)와, 상기 전자석(120) 및 공기펌핑장치(140)를 수납하는 케이스(160)를 포함하고 있다.

상기 전자석(120)은 "E"자 형상의 철심결합체(122)와, 상기 철심결합체(122)의 중앙부에 감겨진 코일(124)로 구성되고, 상기 철심결합체(122)에는 고정용 볼트(150)가 삽입될 수 있도록 상,하부로 관통된 볼트 삽입공(123)이 형성되어 있다.

또한, 상기 코일(124)은 도시되지 않은 외부의 전원장치와 와이어 수단을 통해 전기적으로 연결된다.

공기펌핑장치(140)는 상기 전자석(120)과 대향하며 배치되어 케이스(160) 내부에 수용된다.

이때, 상기 케이스(160)는 일반적으로 열전도율이 우수하고 동시에 중량도 다른 금속재에 비하여 가벼운 알루미늄 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

이렇게 되면, 케이스(160)와 외부공기와의 열교환 작용이 원활하게 수행되므로 기 때문에 펌프(100)의 장시간 구동 시에도 전자석(120)의 지속적인 발열로 인한 과도한 열축적을 억제하여 펌프(100)의 작동성능 저하를 방지할 수 있다.

한편, 상기 케이스(160)은 하부 케이스(160a)와, 상기 하부 케이스(160a) 상부에 결합되는 상부 케이스(160b)로 구성된다.

이때, 상기 하부 케이스(160a)의 바닥면에는 전자석(120)이 안착될 수 있도록 안착부(161)가 일체로 형성되고, 상기 안착부(161)에는 전자석(120)이 안착된 상태에서 고정용 볼트(150)가 체결되는 나사공(164)이 형성되어 있다.

상기 하부 케이스(160a)와 결합되는 상부 케이스(160b)에는 상기 안착부(161)에 대향하여 전자석(120)의 상면부를 지지하는 지지부(167)가 일체로 형성된다.

상기 안착부(161) 및 상기 지지부(167)는 전자석(120)과 직접적으로 맞닿도록 되어 있으며 상기 전자석(120)으로부터 발생되는 고온의 열을 각각 하부 케이스(160a)와 상부 케이스(160b)로 전달시키게 된다.

이에 따라, 상기 전자석(120)의 상,하부로 고른 열전도가 이루어지기 때문에 펌프(100)의 열발산 효율이 증대된다.

한편, 상기 안착부(161)와 상기 지지부(167) 외면에는 다수의 열발산용 리브(165a,165b)가 형성된다.

상기 열발산용 리브(165a,165b)는 하부 및 상부 케이스(160a,160b)와 상기 안착부(161) 및 지지부(167)와의 접촉면적을 넓혀주기 때문에 상기 하부 및 상부케이스(160a,160b)를 통한 열발산 작용이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

그리고, 상기 지지부(167)에는 전자석(120)에 체결되는 상기 고정용 볼트(150)의 머리부를 수용하도록 요홈(168)이 형성되어 있다.

이렇게 되면, 상기 고정용 볼트(150)와 상기 지지부(167)와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 하부 케이스(160a) 및 상부 케이스(160b)에는 공기펌핑장치(140)의 몸통부(143)가 지지되는 몸통지지부(169a,169b,169c,170a,170b,170c)가 일체로 형성된다.

또한, 상기 하부 케이스(160a) 및 상부 케이스(160b)에는 상기 공기펌핑장치(140)가 장착된 상태에서 공기 토출구(142)가 외부로 노출될 수 있도록 홈(164a,164b)이 형성되어 있다.

이와 함께, 상기 하부 케이스(160a)에는 전자석(120)과 외부의 전원장치(도시안됨)를 연결하는 와이어 수단(도시안됨)이 통과할 수 있도록 홈(165)이 형성되어 있다.

한편, 도 4a는 도 2에 도시된 공기펌핑장치의 구체적인 구성을 보여주는 분해 사시도이다. 또한, 도 4b는 도 4a의 A방향에서 바라본 제1챔버의 구조를 도시한 것이고, 도 4c는 도 4a의 B방향에서 바라본 제2챔버의 구조를 도시한 것이며, 도 4d는 도 4a의 결합 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 고안에 따른 공기펌핑장치(140)는 몸통부(143)의 좌우측에 배치된 1,2챔버(130a,130b)와, 상기 제1,2챔버(130a,130b)를 각각 밀폐하는 제1,2고무캡(144a,144b)과, 상기 제1,2고무캡(144a,144b)과 결합된 채 상기 몸통부(143)상에 힌지되는 제1,2진동자(1s45a,145b)와, 전자석(120)과 마주하며 상기 제1,2진동자(145a,145b)에 부착되는 제1,2영구자석(146a,146b)을 포함하고 있다.

구체적으로, 상기 몸통부(143)에는 도 4b에 도시된 바와 같이 공기가 제1,2챔버(130a,130b) 내부로 각각 흡입될 수 있도록 제1,2공기 흡입구(162a,162b)가 형성되고, 상기 제1,2챔버(130a,130b)는 내부의 도시되지 않은 공기통로를 통해 공기 토출구(142)와 연통되어 있다.

또한, 제1챔버(130a)에는 제1공기흡입구(162a)측과 공기 토출구(142)측 방면에 각각 배치된 제1흡기공(도시안됨) 및 제1배기공(133a)이 형성되고, 상기 제1흡기공과 제1배기공(133a)은 각각 제1흡기밸브(134a) 및 제1배기밸브(135a)에 의해 개폐 가능하도록 되어있다.

상기 제1챔버(130a)와 마찬가지로, 제2챔버(130b)에는 제2공기흡입구(162b)측과 공기 토출구(142)측 방면에 각각 배치된 제2흡기공(도시안됨) 및 제2배기공(133b)이 형성되고, 상기 제2흡기공과 제2배기공(133b)은 각각 제2흡기밸브(134b) 및 제2배기밸브(135b)에 의해 개폐 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1,2배기공(133a,133b)측에는 제1,2배기밸브(135a,135b)의 개방시 상기 제1,2배기공(133a,133b)을 통해 배출되는 공기가 외부로 누출되지 않고 공기 토출구(142)측으로 유도될 수 있도록 제1,2고무마개(136a,136b)가 구비되어 있다.

그리고, 제1,2고무캡(144a,144b)은 제1,2영구자석(146a,146b)이 부착된 제1,2진동자(145a,145b)와 각각 볼트(148a,148b) 및 너트(149a,149b)를 통해 결합된다.

이때, 상기 제1,2고무캡(144a,144b)은 제1,2챔버(130a,130b) 내부를 반복적으로 가압 및 감압하는 피스톤 역할을 수행하고, 상기 제1,2흡기밸브(134a,134b)와 상기 제1,2배기밸브(135a,135b)를 선택적으로 개폐하면서 공기를 펌핑시킨다.

이와 같은 구성을 갖는 공기펌핑장치(140)는 제 5도의 작동예에서 보여지는 것 처럼 전자석(120)과 제1,2영구자석(146a,146b) 사이의 반복적인 자력변화에 따라 제1,2진동자(145a,145b)가 도면의 화살표 방향으로 진동되면서 제1,2고무캡(144a,144b)의 수축 및 팽창에 의한 공기 펌핑작용을 수행하게 된다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 고안의 작용을 전술된 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 펌프(100)에 전원(교류)이 공급되면 전자석(120)은 전자유도작용에 의해 교번 전자력을 발생시키게 된다.

이렇게 되면, 공기펌핑장치(140)의 제1,2진동자(145a,145b)는 상기 전자석(120)과 제1,2영구자석(146a,146b) 사이에 작용되는 반복적인 척력 및 인력에 의해 좌우방향으로 진동되면서 각각 제1,2고무캡(144a,144b)을 수축 및 팽창시키고, 이에 따라 제1,2챔버(130a,130b) 내부는 반복적인 가압 및 감압을 받으며 각각 제1흡/배기밸브(134a,135a)와, 제2흡/배기밸브(134b,135b)를 선택적으로 개폐하면서 공기펌핑 작업을 수행하게 된다.

이때, 상기 공기펌핑 과정에서 제1,2고무캡(144a,144b)의 팽창시 제1,2흡기밸브(134a,134b)는 개방되고 제1,2배기밸브(135a,135b)는 폐쇄되므로 제1,2흡기공(도시안됨)을 통해 공기가 제1,2챔버(130a,130b) 내로 유입된다.

그러나, 상기와 반대로 제1,2고무캡(144a,144b)의 수축시에는 제1,2흡기밸브(134a,134b)는 폐쇄되고 제1,2배기밸브(135a,135b)는 개방되므로 제1,2챔버(130a,130b) 내의 공기는 제1,2배기공(133a,133b)을 통하여 공기 토출구(142)측으로 배출이 이루어지게 된다.

이러한 과정에 의해 상기 공기 토출구(142) 밖으로 토출된 공기는 산소분리모듈(200) 내부로 유입되어 중공사막(도시안됨)을 거치면서 질소와 산소로 분리되고, 분리된 산소는 산소 배출구(220)를 통해 배출되어 사람이 흡입할 수 있도록 되는 것이다.

한편, 위와 같은 펌프(100)가 장시간 동안 작동되는 경우, 전자석(120)의 지속적인 발열로 인하여 펌프(100) 내부는 과도한 열축적이 유발되기 마련이다.

그러나, 이 과정에서 상기 전자석(120)으로부터 발열된 열은 이의 상,하부에 맞닿은 안착부(161) 및 지지부(167)를 통해 하부 케이스(160a) 및 상부 케이스(160b)로 전도되어 차가운 외기와의 지속적인 열교환 작용에 열발산이 이루어지게 된다.

또한, 이러한 과정에서 열발산용 리브(165a,165b)를 형성함에 따라 상기 안착부(161) 및 지지부(167)와 상기 하부 및 상부 케이스(160a,160b)와의 접촉면적을 증가시킬 수 있게 되어 상기 하부 및 상부 케이스(160a,160b)를 통한 열발산 작용이 보다 효과적으로 이루어지게 된다.

이와 같은 일련의 열발산 작용에 의해 상기 전자석(120)의 지속적인 발열에 의한 펌프(100) 내의 과도한 열 축적을 억제하여 펌프(100)의 작동성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.

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.

상기한 본 고안에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 전자석을 수납하는 케이스를 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로 구성함으로써 케이스와 외기와의 열교환이 효과적으로 이루어지기 때문에, 전자석의 지속적인 발열에 의한 과도한 열 축적을 억제하여 펌프의 작동성능 저하를 방지할 수 있다.

둘째, 상부 케이스의 내측에 하부 케이스의 안착부와 함께 전자석을 지지하는 지지부를 형성함으로써, 전자석으로부터 발생하는 열이 상기 안착부 및 지지부를 통해 각각 하부 케이스와 상부 케이스로 고르게 분산되기 때문에 열발산 효율이 증가된다.

셋째, 케이스의 안착부에 열발산용 리브를 형성함으로써, 하부 케이스와 상기 안착부와의 접촉면적이 넓어지게 되어 열발산 효율을 증대시킬 수 있다.

넷째, 케이스의 지지부에 열발산용 리브를 형성함으로써, 상부 케이스와 상기 지지부와의 접촉면적이 넓어지게 되어 열발산 효율을 증대시킬 수 있다.

다섯째, 상기 지지부에 고정용 볼트의 일부가 수용되는 요홈을 형성함으로써, 고정용 볼트가 전자석에 체결된 상태에서 지지부와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

펌프와, 이 펌프의 압력을 제공 받아 공기를 분리하여 산소를 발생시키는 산소분리모듈을 포함하는 산소발생장치에 있어서,

상기 펌프는,

외부로부터 전원을 공급 받아 전자력을 발생시키는 전자석과;

상기 전자석과 대향하여 배치되고, 상기 전자석으로부터 발생되는 전자력을 통해 공기를 펌핑시키는 공기펌핑장치와;

상기 전자석과 상기 공기펌핑장치를 수납하는 케이스; 및

상기 전자석을 상기 케이스 내에 고정시키는 고정용 볼트를 포함하여 이루어지되,

상기 케이스는 알루미늄 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
제1항에 있어서, 상기 케이스는 상기 전자석이 안착되는 안착부가 형성된 하부 케이스 및 상기 하부 케이스와 결합을 이루는 상부 케이스로 구성되며,

상기 상부 케이스 내측에는 상기 안착부에 대향하며 상기 전자석을 지지하는 지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
제2항에 있어서, 상기 안착부에는 열발산용 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
제2항 또는 3항에 있어서, 상기 지지부에는 열발산용 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
제4항에 있어서, 상기 지지부에는 상기 고정용 볼트의 일부가 수용되는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 산소발생장치.