KR200325459Y1 - Vacuum swing absorption type oxygen generation apparatus for car - Google Patents

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KR200325459Y1
KR200325459Y1 KR20-2003-0017517U KR20030017517U KR200325459Y1 KR 200325459 Y1 KR200325459 Y1 KR 200325459Y1 KR 20030017517 U KR20030017517 U KR 20030017517U KR 200325459 Y1 KR200325459 Y1 KR 200325459Y1
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차진석
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차진석
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members

Abstract

본 고안은 하나의 모터로 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부를 구동하여 진공스윙흡착방식으로 산소와 질소를 배기하는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle for exhausting oxygen and nitrogen by vacuum swing adsorption by driving an oxygen exhaust vacuum pumping unit and a nitrogen exhaust vacuum pumping unit with a single motor.

Description

차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치{VACUUM SWING ABSORPTION TYPE OXYGEN GENERATION APPARATUS FOR CAR}Vacuum swing adsorption type oxygen generator for vehicle {VACUUM SWING ABSORPTION TYPE OXYGEN GENERATION APPARATUS FOR CAR}

본 고안은 하나의 모터로 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부를 구동하여 진공스윙흡착방식으로 산소와 질소를 배기하는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle for exhausting oxygen and nitrogen by vacuum swing adsorption by driving an oxygen exhaust vacuum pumping unit and a nitrogen exhaust vacuum pumping unit with a single motor.

산소를 발생시켜 공급하는 방식에는 제올라이트 등의 흡착제를 사용하는 압축스윙흡착(PSA : Pressure Swing Absorption)방식과, 기체 분리막을 사용하여 산소를 분리하는 방식 및 진공 펌프를 이용하여 압력차를 만들고 흡착제에 의하여 산소 부화 공기를 만드는 방식인 진공스윙흡착(VSA : Vacuum Swing Adsorption) 방식 등이 있다. 여기서, PSA 방식인 압축스윙흡착을 이용한 방식과 기체 분리막을 이용하는 방식은 별도의 공기 압축기를 이용하여 보통 2 기압 내지 4 기압 정도의 압력으로 공기를 압축하여야 한다. 따라서, 차량에 적용하려면 차량 내부에 전달시킬 소음을 최소화할 수 있고, 차체에서 전달되어 오는 충격에 견딜 수 있는 내구성을 겸비하여야 하며, 동력원으로 이용되는 차량 전력의 소모량을 최소화할 수 있도록 하여야 하고, 소형화를 실현하여야 하는 등의 문제를 해결해야 하는 과제가 있었다.The method of generating and supplying oxygen includes a pressure swing adsorption (PSA) method using an adsorbent such as zeolite, a method of separating oxygen using a gas separation membrane and a vacuum pump to create a pressure difference and There is a vacuum swing adsorption (VSA) method for making oxygen-enriched air. Here, in the PSA method using the compression swing adsorption and the method using the gas separation membrane, air must be compressed to a pressure of about 2 to 4 atm using a separate air compressor. Therefore, in order to be applied to a vehicle, the noise to be transmitted to the inside of the vehicle must be minimized, and the durability to withstand the shock transmitted from the vehicle body must be combined, and the power consumption of the vehicle used as a power source must be minimized. There has been a problem to solve such problems as miniaturization.

본 고안은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 최적화된 구성을 통해 차량에 용이하게 적용할 수 있는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to provide a vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle that can be easily applied to the vehicle through an optimized configuration.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 산소발생장치용 진공펌프를 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a vacuum pump for an oxygen generating device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 산소배기진공펌핑부 또는 질소배기진공펌핑부를 도시한 분해 사시도.3 is an exploded perspective view illustrating an oxygen exhaust vacuum pumping unit or a nitrogen exhaust vacuum pumping unit of FIG. 2;

도 4는 도 2에 도시된 압력실과 실린더의 결합구조를 분리 도시한 확대 사시도.Figure 4 is an enlarged perspective view showing a separation structure of the pressure chamber and the cylinder shown in FIG.

도 5는 도 2의 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부의 단면구조를 비교 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the nitrogen exhaust vacuum pumping unit of FIG. 2.

도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부의 단면구조를 비교 도시한 단면도.Figure 6 is a cross-sectional view comparing the cross-sectional structure of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the nitrogen exhaust vacuum pumping unit according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

BA,BB : 흡착베드 SA,SB : 솔레노이드밸브BA, BB: Suction bed SA, SB: Solenoid valve

CVA,CVB : 체크밸브 IF : 흡입필터CVA, CVB: Check valve IF: Suction filter

FRV : 유량조절밸브 SL : 소음기FRV: Flow control valve SL: Silencer

100 : 모터 200a : 산소배기진공펌핑부100: motor 200a: oxygen exhaust vacuum pumping section

200b : 질소배기진공펌핑부 210a,210b : 제1,2압력실200b: nitrogen exhaust vacuum pumping section 210a, 210b: first and second pressure chamber

211a : 산소흡입포트 211b : 질소흡입포트211a: oxygen suction port 211b: nitrogen suction port

212a : 산소배기포트 212b : 질소배기포트212a: oxygen exhaust port 212b: nitrogen exhaust port

213 : 격벽 220 : 필터213: bulkhead 220: filter

230 : 커버 250a,250b : 제1,2실린더230: cover 250a, 250b: first, second cylinder

251 : (실린더)몸체 252 : 밸브 수용홈251: (cylinder) body 252: valve receiving groove

253a,254a : 제1흡/배기공 253b,254b : 제2흡/배기공253a, 254a: first intake / exhaust hole 253b, 254b: second intake / exhaust hole

255 : 플랜지부 260 : 지지대255: flange portion 260: support

270a,270b : 제1,2압력발생수단 271 : 피스톤 로드270a, 270b: first and second pressure generating means 271: piston rod

272 : 링 273 : 캡272: ring 273: cap

274a,274b : 제1,2다이어프램 275a,275b : 다이어프램 로드274a, 274b: first and second diaphragms 275a, 275b: diaphragm rod

280a,280b : 제1,2회전편 292a,294a : 제1흡/배기밸브280a, 280b: 1st, 2nd rotation piece 292a, 294a: 1st intake / exhaust valve

292b,294b : 제2흡/배기밸브 300 : 진공펌프292b, 294b: second intake / exhaust valve 300: vacuum pump

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치는 공기 중의 질소를 흡착하는 흡착제가 충전된 제1흡착베드; 공기 중의 질소를 흡착하는 흡착제가 충전된 제2흡착베드; 질소흡입포트를 갖는 질소배기진공펌핑부; 상기 제1흡착베드의 제1산소토출측 및 상기 제2흡착베드의 제2산소토출측과 접속되는 산소흡입포트를 갖는 산소배기진공펌핑부; 상기 공기 유입측, 상기 제1흡착베드의 제1공기공급측 및 상기 질소흡입포트와의 사이에 설치되는 제1솔레노이드밸브; 상기 제1솔레노이드밸브와 연통하며, 상기 제2흡착베드의 제2공기공급측과 상기 질소흡입포트 사이에 설치되는 제2솔레노이드밸브; 상기 질소배기진공펌핑부와 상기 산소배기진공펌핑부를 구동하는 하나의 모터를 포함하여 이루어진다.A vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle of the present invention for achieving the above object includes a first adsorption bed filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen in air; A second adsorption bed filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen in the air; A nitrogen exhaust vacuum pump having a nitrogen suction port; An oxygen exhaust vacuum pump having an oxygen suction port connected to the first oxygen discharge side of the first adsorption bed and the second oxygen discharge side of the second adsorption bed; A first solenoid valve disposed between the air inlet side, the first air supply side of the first suction bed, and the nitrogen suction port; A second solenoid valve communicating with the first solenoid valve and installed between the second air supply side of the second suction bed and the nitrogen suction port; It comprises a motor for driving the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the oxygen exhaust vacuum pumping unit.

이 구성을 통하여, 하나의 모터로 산소와 질소를 배기할 수 있어 최적화된 구성을 통해 차량에 용이하게 적용할 수 있다.Through this configuration, oxygen and nitrogen can be exhausted with a single motor, so that the motor can be easily applied through an optimized configuration.

전술한 구성에서, 상기 질소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 상기 모터의 회전축간의 편심거리는 상기 산소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 상기 모터의 다른 회전축간의 편심거리보다 더 길게 구현함으로써, 하나의 모터로 산소와 질소의 배기를 원활히 행할 수 있다.In the above-described configuration, the eccentric distance between the piston rod of the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the rotational axis of the motor is longer than the eccentric distance between the piston rod of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the other rotational axis of the motor, whereby Nitrogen can be evacuated smoothly.

한편, 상기 질소배기진공펌핑부의 다이어프램 로드와 상기 모터의 회전축간의 편심거리는 상기 산소배기진공펌핑부의 다이어프램 로드와 상기 모터의 다른 회전축간의 편심거리보다 더 길게 구현할 수 있다.On the other hand, the eccentric distance between the diaphragm rod of the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the rotation axis of the motor may be longer than the eccentric distance between the diaphragm rod of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the other rotation axis of the motor.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 산소발생장치용 진공펌프를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 산소배기진공펌핑부 또는 질소배기진공펌핑부를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 압력실과 실린더의결합구조를 분리 도시한 확대 사시도이고, 도 5는 도 2의 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부의 단면구조를 비교 도시한 단면도이다.1 is a block diagram showing a vacuum swing adsorption oxygen generator for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a vacuum pump for an oxygen generating device according to an embodiment of the present invention, 3 is an exploded perspective view illustrating an oxygen exhaust vacuum pump or a nitrogen exhaust vacuum pump of FIG. 2, FIG. 4 is an enlarged perspective view illustrating a separation structure of the pressure chamber and the cylinder shown in FIG. 2, and FIG. A cross-sectional view showing a cross-sectional structure of an oxygen exhaust vacuum pumping unit and a nitrogen exhaust vacuum pumping unit.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치는 공기 중의 질소를 흡착하는 제올라이트 흡착제가 충전된 제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB), 산소배기진공펌핑부(200a), 질소배기진공펌핑부(200b), 질소배기진공펌핑부(200b)와 제1흡착베드(BA) 사이에 설치되는 제1솔레노이드밸브(SA), 질소배기진공펌핑부(200b)와 제2흡착베드(BB) 사이에 설치되는 제2솔레노이드밸브(SB), 및 질소배기진공펌핑부(200b)와 산소배기진공펌핑부(200a)를 구동하는 하나의 모터(100)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the vehicle vacuum swing adsorption oxygen generator of the present embodiment includes a first adsorption bed BA and a second adsorption bed BB filled with a zeolite adsorbent that adsorbs nitrogen in air, and an oxygen exhaust vacuum. Pumping unit 200a, nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b, nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b and the first solenoid valve (SA) installed between the first adsorption bed (BA), nitrogen exhaust vacuum pumping unit (200b) ) And a second solenoid valve SB installed between the second adsorption bed BB, and one motor 100 for driving the nitrogen exhaust vacuum pump 200b and the oxygen exhaust vacuum pump 200a. It is.

제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)는 각각 공기 중의 질소를 흡착하는 흡착제가 충전되어 있는데, 이 흡착제로는 제올라이트가 바람직하다.The first adsorption bed BA and the second adsorption bed BB are each filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen in the air, and zeolite is preferred as the adsorbent.

제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)의 일단에는 흡입필터(IF)를 통과한 공기가 유입되고, 산소가 농축된 후에는 질소 토출측의 기능을 반면에, 제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)의 타단은 산소토출측의 기능을 한다. 예컨대, 제1흡착베드(BA)의 타단에서 산소가 토출되면, 제2흡착베드(BB)의 일단은 질소가 토출되게 된다. 반대로, 제2흡착베드(BB)의 타단에서 산소가 토출되면, 제1흡착베드(BA)의 일단은 질소가 토출되게 된다. 이와 같은 산소와 질소의 토출은 서로 교대로 행하게 된다. 여기서, 제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)의 타단에는 각각 체크밸브(CVA)(CVB)가 설치되어, 산소의 역류를 방지하는 것이 바람직하다.At one end of the first adsorption bed BA and the second adsorption bed BB, air passing through the suction filter IF flows in, and after oxygen is concentrated, it functions as a nitrogen discharge side. The other end of BA) and the second adsorption bed BB function as an oxygen discharge side. For example, when oxygen is discharged from the other end of the first adsorption bed BA, nitrogen is discharged from one end of the second adsorption bed BB. On the contrary, when oxygen is discharged from the other end of the second adsorption bed BB, one end of the first adsorption bed BA is discharged with nitrogen. Such discharge of oxygen and nitrogen is alternately performed. Here, a check valve CV (CVB) is provided at the other end of the first adsorption bed BA and the second adsorption bed BB, respectively, to prevent backflow of oxygen.

또한, 제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)에는 서로 연통하는 오리피스(OF)가 천공 설치되어 있다. 이 오리피스(OF)는 예컨대, 흡착베드(BB)의 타단에서 산소가 토출될 때 질소가 토출되는 상대방의 흡착베드(BA)로 산소를 유입을 시키는 기능을 한다. 이 기능을 통해 제올라이트 흡착제의 수명을 높일 수 있다. 이 오리피스(OF)의 위치와 직경은 흡착베드의 길이에 따라 다르지만, 0.3㎜ 또는 0.4㎜의 직경으로 흡착베드의 타단에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.In addition, an orifice OF communicating with each other is provided in the first adsorption bed BA and the second adsorption bed BB. The orifice OF serves to, for example, inject oxygen into the adsorption bed BA of the counterpart where nitrogen is discharged when oxygen is discharged from the other end of the adsorption bed BB. This feature can increase the lifetime of the zeolite adsorbent. Although the position and diameter of this orifice OF vary with the length of the adsorption bed, it is preferable that the orifice OF be disposed close to the other end of the adsorption bed with a diameter of 0.3 mm or 0.4 mm.

제1솔레노이드밸브(SA)는 제1흡착베드(BA)의 공기 유입측 또는 질소 토출측과 질소배기진공펌핑부(200b)의 질소흡입포트(211b) 사이에 설치되어 있다. 이 제1솔레노이드밸브(SA)는 제1흡착베드(BA)로 공기를 공급하거나 제1흡착베드(BA)에 흡착된 질소를 토출시키는 절환 밸브이다.The first solenoid valve SA is provided between the air inlet side or the nitrogen discharge side of the first suction bed BA and the nitrogen suction port 211b of the nitrogen exhaust vacuum pump 200b. The first solenoid valve SA is a switching valve for supplying air to the first adsorption bed BA or discharging nitrogen adsorbed to the first adsorption bed BA.

제2솔레노이드밸브(SB)도 제1솔레노이드밸브(SA)와 마찬가지로, 제2흡착베드(BB)의 공기 유입측 또는 질소 토출측과 질소배기진공펌핑부(200b)의 질소흡입포트(211b) 사이에 설치되어, 제2흡착베드(BA)로 공기를 공급하거나 제2흡착베드(BB)에 흡착된 질소를 토출시키는 절환 밸브이다. 이때, 제2솔레노이드밸브(BB)는 제1솔레노이드밸브(BA)와 연통되게 배치된 채 제어부(미도시)에 의해 제어된다.Similar to the first solenoid valve SA, the second solenoid valve SB is also disposed between the air inlet side or the nitrogen discharge side of the second suction bed BB and the nitrogen suction port 211b of the nitrogen exhaust vacuum pumping part 200b. The switching valve is installed to supply air to the second adsorption bed BA or to discharge nitrogen adsorbed to the second adsorption bed BB. In this case, the second solenoid valve BB is controlled by a controller (not shown) while being disposed in communication with the first solenoid valve BA.

진공펌프(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(100)와, 모터(100)의 양단에 배치되는 산소배기진공펌핑부(200a) 및 질소배기진공펌핑부(200b)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the vacuum pump 300 includes a motor 100, an oxygen exhaust vacuum pump 200a and a nitrogen exhaust vacuum pump 200b disposed at both ends of the motor 100.

산소배기진공펌핑부(200a)와 질소배기진공펌핑부(200b)는 모터(100)의 양측 회전축(도시 안됨)의 회전동력에 의해 동시에 기체(산소/질소)펌핑 작용을 행하게 된다.The oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a and the nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b simultaneously perform a gas (oxygen / nitrogen) pumping action by the rotational power of both rotating shafts (not shown) of the motor 100.

산소배기진공펌핑부(200a)/질소배기진공펌핑부(200b)에는 산소 또는 질소가 흡입되는 산소흡입포트(211a)/질소흡입포트(211b)와, 산소흡입포트(211a)/질소흡입포트(211b)를 통해 유입된 기체가 펌핑에 의해 산소배기포트(212a)/질소배기포트(212b)로 통해 산소/질소가 배기되게 된다.The oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a / nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b includes an oxygen intake port 211a / nitrogen intake port 211b through which oxygen or nitrogen is sucked, and an oxygen intake port 211a / nitrogen intake port ( The gas introduced through 211b is pumped to exhaust oxygen / nitrogen through the oxygen exhaust port 212a / nitrogen exhaust port 212b.

산소흡입포트(211a)는 제1흡착베드(BA) 및 제2흡착베드(BB)의 타단에, 질소흡입포트(211b)는 제1솔레노이드밸브(SA) 및 제2솔레노이드밸브(SB)에 접속되어 있다(도 1참조).The oxygen suction port 211a is connected to the other end of the first suction bed BA and the second suction bed BB, and the nitrogen suction port 211b is connected to the first solenoid valve SA and the second solenoid valve SB. (See FIG. 1).

도 3은 도 2에 도시된 펌핑부의 구조를 구체적으로 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 압력실과 실린더의 결합구조를 나타낸 확대 사시도이다.3 is an exploded perspective view showing in detail the structure of the pumping unit shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a coupling structure of the pressure chamber and the cylinder shown in FIG.

참고로, 전술된 산소배기진공펌핑부(200a)와 질소배기진공펌핑부(200b)는 대응되는 구성을 가지므로 도 3 및 도 4에서는 산소배기진공펌핑부(200a)의 구조만을 한정하여 설명하기로 한다.For reference, the above-described oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a and nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b have corresponding configurations, and thus, only the structure of the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a will be described in FIGS. 3 and 4. Shall be.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 산소배기진공펌핑부(200a)는 기체를 흡입 및 배기시킬 수 있도록 산소흡입포트(211a)와 산소배기포트(212a)가 형성된 제1압력실(210a)과, 상기 제1압력실(210a) 하부에 결합되는 제1실린더(250a)와, 상기 제1실린더(250a) 내부를 왕복 이동하며 제1압력실(210a) 내부를 가압 또는 감압하는 제1피스톤(270a) 및 모터(100)에 의해 회전하며 상기 제1피스톤(270a)을 직선 이동시키는 제1회전편(280a)을 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a includes a first pressure chamber 210a in which an oxygen suction port 211a and an oxygen exhaust port 212a are formed to suck and exhaust gas. And a first piston 250a coupled to a lower portion of the first pressure chamber 210a and a first piston for reciprocating the inside of the first cylinder 250a to pressurize or depressurize the inside of the first pressure chamber 210a. 270a and a first rotating piece 280a rotating by the motor 100 and linearly moving the first piston 270a.

구체적으로, 제1압력실(210a)에는 산소흡입포트(211a)와 산소배기포트(212a)가 대칭되도록 내부공간을 등분하는 격벽(213)이 형성되어 있으며, 바닥면에는 후술되는 제1흡기밸브(292a)와 제2배기밸브(294a)에 의해 개폐되는 제2흡기공(253b) 및 제2배기공(254b)이 형성되어 있다.Specifically, the first pressure chamber (210a) is formed with a partition wall 213 for dividing the internal space so that the oxygen suction port (211a) and the oxygen exhaust port (212a) is symmetrical, the first intake valve to be described later A second intake hole 253b and a second exhaust hole 254b which are opened and closed by the 292a and the second exhaust valve 294a are formed.

그리고, 상기 제1압력실(210a) 내부에는 산소흡입포트(211a) 및 산소배기포트(212a)를 통해 출입되는 기체를 필터링하는 필터(220)가 구비되고, 상기 필터(220)가 내부에 수용된 상태에서 제1압력실(210a)의 상부는 커버(230)를 통해 폐쇄된다.In addition, a filter 220 is provided inside the first pressure chamber 210a to filter gas entering and exiting through the oxygen suction port 211a and the oxygen exhaust port 212a, and the filter 220 is accommodated therein. In the state, the upper portion of the first pressure chamber 210a is closed through the cover 230.

또한, 상기 제1압력실(210a)과 상기 커버(230) 사이에는 틈새를 밀폐하여 기체의 외부 누출을 방지할 수 있도록 고무링(240)이 개재된다.In addition, a rubber ring 240 is interposed between the first pressure chamber 210a and the cover 230 to seal a gap to prevent external leakage of gas.

한편, 제1실린더(250a)는 내측에 공간부가 형성된 원통형의 몸체(251)와 상기 몸체(251)의 상부를 폐쇄하는 플랜지부(255)로 이루어져 있으며, 상기 플랜지부(255)에는 제1흡/배기밸브(292a,294a)가 수용되는 밸브 수용홈(252)이 형성되어 있다.On the other hand, the first cylinder (250a) is composed of a cylindrical body 251 having a space portion therein and a flange portion 255 for closing the upper portion of the body 251, the flange portion 255 has a first suction A valve receiving groove 252 is formed in which the exhaust valves 292a and 294a are accommodated.

또한, 상기 밸브 수용홈(252) 내측에는 상기 제1흡기밸브(292a) 및 제1배기밸브(294a)에 의해 개폐되는 제1흡기공(253a) 및 제1배기공(254a)이 형성되어 있다.In addition, a first intake hole 253a and a first exhaust hole 254a which are opened and closed by the first intake valve 292a and the first exhaust valve 294a are formed inside the valve receiving groove 252. .

이와 같은 상기 제1실린더(250a)는 지지대(260)와 결합되어 모터(100)의 일측단에 고정 지지된다.The first cylinder 250a is coupled to the support 260 and is fixedly supported at one end of the motor 100.

상기 제1흡기밸브(292a)와 제1배기밸브(294a)는 제1압력발생수단(270a)의 왕복이동에 따라 선택적으로 개폐된다.The first intake valve 292a and the first exhaust valve 294a are selectively opened and closed according to the reciprocating movement of the first pressure generating means 270a.

이때, 본 고안의 일 실시예에 따른 제1압력발생수단(270a)으로는 피스톤 구조가 채용된다.At this time, the piston structure is employed as the first pressure generating means (270a) according to an embodiment of the present invention.

상기 제1압력발생수단(270a)은 피스톤 로드(271)와, 링(272) 및 캡(273)의 결합으로 이루어져 있으며 상기 제1실린더(250a)의 몸체(251) 내에 수납되어 상하방향으로 왕복이동을 수행하게 된다.The first pressure generating means (270a) is composed of a combination of the piston rod 271, the ring 272 and the cap (273) and is accommodated in the body 251 of the first cylinder (250a) to reciprocate in the vertical direction Will perform the move.

그리고, 상기 제1회전편(280a)의 중심부는 모터(100)의 회전축과 결합되며, 상기 회전축 결합부위와 일정거리 편심된 위치에는 상기 제1압력발생수단(270a)의 피스톤 로드(271)가 회전 가능하게 베어링 결합된다.In addition, a central portion of the first rotating piece 280a is coupled to the rotating shaft of the motor 100, and the piston rod 271 of the first pressure generating means 270a is located at a position eccentric with the rotating shaft coupling portion. The bearing is rotatably coupled.

한편, 도 5는 산소배기진공펌핑부(200a)와 질소배기진공펌핑부(200b)의 단면구조를 비교 도시한 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1압력발생수단(270a)의 편심거리(L1)는 제2압력발생수단(270b)의 편심거리(L2)보다 작도록 형성되어 있다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a and the nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b. As shown in FIG. 5, the eccentric distance L1 of the first pressure generating means 270a according to the present embodiment is formed to be smaller than the eccentric distance L2 of the second pressure generating means 270b.

참고로, 위에서 언급된 제1,2압력발생수단(270a,270b)의 편심거리(L1,L2)는 모터(100)의 회전축과 각각 결합된 제1,2회전편(280a,280b)의 회전 중심부로부터 제1,2압력발생수단(270a,270b)이 결합된 부위까지의 거리를 말한다.For reference, the eccentric distances L1 and L2 of the first and second pressure generating means 270a and 270b mentioned above are rotated by the first and second rotary pieces 280a and 280b respectively coupled with the rotation shafts of the motor 100. The distance from the center portion to the portion where the first and second pressure generating means 270a and 270b are coupled.

위와 같은 구조로 제1,2압력발생수단(270a,270b)의 편심거리(L1,L2)를 서로 달리하게 되면, 제1,2회전편(280a,280b)의 회전에 따른 제1,2피스톤(270a,270b)의 행정거리가 서로 달라지게 되어 결국 질소배기진공펌핑부(200b)에 의한 진공압이 산소배기진공펌핑부(200a)의 진공압보다 높게 된다.When the eccentric distances L1 and L2 of the first and second pressure generating means 270a and 270b are different from each other in the above structure, the first and second pistons according to the rotation of the first and second rotating pieces 280a and 280b are provided. The stroke distances of the 270a and 270b are different from each other so that the vacuum pressure by the nitrogen exhaust vacuum pump 200b becomes higher than the vacuum pressure of the oxygen exhaust vacuum pump 200a.

이 진공압의 차이로 인해, 흡착베드 내의 질소 배기가 용이할 뿐 아니라 오리피스에서의 산소 출입이 원활하게 이루어질 수 있다.Due to this difference in vacuum pressure, not only the nitrogen exhaust in the adsorption bed is easy, but also the oxygen in and out of the orifice can be made smoothly.

이러한 구성을 갖는 본 실시예1의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the first embodiment having such a configuration as follows.

모터(100)가 구동하면, 산소배기진공펌핑부(200a)의 제1압력발생수단(270a)과 질소배기진공펌핑부(200b)의 제2압력발생수단(270b)이 동작하면, 공기가 흡입필터(IF)를 통해 유입된다.When the motor 100 is driven, when the first pressure generating means 270a of the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a and the second pressure generating means 270b of the nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b operate, air is sucked in. It is introduced through the filter IF.

유입된 공기는, 제1솔레노이드밸브(SA) 및 제2솔레노이드밸브(SB)를 통해 제1흡착베드(BA)와 제2흡착베드(BB)로 공급된다. 이 공급된 공기는 각 베드에서 질소는 흡착하고 산소는 농축하게 된다. 농축이 약 50% 이상이 되면, 제1솔레노이드밸브(SA)는 닫히고 제2솔레노이드밸브(SB)는 질소배기진공펌핑부(200b)와 접속된다. 따라서, 제1흡착베드(BA)에서는 산소배기진공펌핑부(200a)의 진공압에 의해 제1체크밸브(CVA)를 통해 토출되고, 제2흡착베드(BB)에서는 질소가 토출되어 제2솔레노이드밸브(SB)를 통해 질소흡입포트(211B)로 흡입되게 된다. 이러한 사이클은 서로 번갈아 행해짐으로써, 산소와 질소를 동시에 배기할 수 있게 된다.The introduced air is supplied to the first adsorption bed BA and the second adsorption bed BB through the first solenoid valve SA and the second solenoid valve SB. The supplied air is adsorbed with nitrogen and concentrated with oxygen in each bed. When the concentration is about 50% or more, the first solenoid valve SA is closed and the second solenoid valve SB is connected to the nitrogen exhaust vacuum pump 200b. Therefore, the first adsorption bed BA is discharged through the first check valve CVA by the vacuum pressure of the oxygen exhaust vacuum pumping part 200a, and the nitrogen is discharged from the second adsorption bed BB to form the second solenoid. It is sucked into the nitrogen suction port 211B through the valve (SB). These cycles are performed alternately with each other so that oxygen and nitrogen can be exhausted simultaneously.

이와 같이, 흡착베드(BA)(BB)와 접속된 산소배기진공펌핑부(200a) 및 질소배기진공펌핑부(200b)를 하나의 모터(100)를 사용하여 구동시킬 수 있기 때문에, 산소발생장치를 콤팩트하게 제조할 수 있어, 협소한 차량에 적용하기가 대단히 용이하게 된다.Thus, since the oxygen exhaust vacuum pump 200a and the nitrogen exhaust vacuum pump 200b connected to the adsorption bed BA (BB) can be driven using one motor 100, the oxygen generator It can be manufactured compactly, which makes it very easy to apply to a narrow vehicle.

다른 한편, 도 6은 본 고안의 실시예2에 따른 산소배기진공펌핑부와 질소배기진공펌핑부를 도시한 단면도이다. 도 6도시된 바와 같이, 본 실시예2에 따른 펌핑부 구조는 다이어프램에 의한 기체 펌핑 방식을 채용하고 있다.On the other hand, Figure 6 is a cross-sectional view showing an oxygen exhaust vacuum pumping unit and a nitrogen exhaust vacuum pumping unit according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the pumping part structure according to the second embodiment employs a gas pumping method using a diaphragm.

참고로, 본 고안의 실시예2에 따른 산소배기진공펌핑부(200a)와 질소배기진공펌핑부(200b)의 메커니즘은 동일하므로 산소배기진공펌핑부(200a)의 구조만을 설명하기로 하고, 전술된 실시예1에서의 펌핑부 구성들과 동일한 기능을 수행하는 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.For reference, since the mechanism of the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a and the nitrogen exhaust vacuum pumping unit 200b according to the second embodiment of the present invention are the same, only the structure of the oxygen exhaust vacuum pumping unit 200a will be described. The same reference numerals will be given to parts performing the same functions as those of the pumping units in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

구체적으로, 제1압력실(210a)과 지지대(260) 사이에는 기체의 펌핑작용을 수행하는 제1다이어프램(274a)이 설치된다.In detail, a first diaphragm 274a for pumping gas is installed between the first pressure chamber 210a and the support 260.

상기 제1다이어프램(274a)은 탄성 변형이 가능한 고무재로 이루어져 있으며, 중앙부 하단에는 제1회전편(280a)과 연결된 제1다이어프램 로드(275a)가 결합되어 있다.The first diaphragm 274a is made of a rubber material that is elastically deformable, and a first diaphragm rod 275a connected to the first rotating piece 280a is coupled to a lower end of the central portion.

또한, 상기 제1다이어프램(274a)과 상기 제1압력실(210a) 사이의 공간은 완전한 밀폐상태로 유지되어 있다.In addition, the space between the first diaphragm 274a and the first pressure chamber 210a is maintained in a completely closed state.

제1압력실(210a)의 바닥면에는 제1흡기공(253a)과 제1배기공(254a)이 형성되어 있으며, 상기 제1흡기공(253a) 및 제1배기공(254a)은 각각 제1흡기밸브(292a)와 제1배기밸브(294a)를 통해 개폐 가능하게 되어 있다.A first intake hole 253a and a first exhaust hole 254a are formed in the bottom surface of the first pressure chamber 210a, and the first intake hole 253a and the first exhaust hole 254a are respectively formed. It is possible to open and close via the first intake valve 292a and the first exhaust valve 294a.

또한, 제1다이어프램(274a)과 결합된 제1다이어프램 로드(275a)는 제1회전편(280a) 상에 회전 가능하도록 편심 결합되어 있다.In addition, the first diaphragm rod 275a coupled to the first diaphragm 274a is eccentrically coupled so as to be rotatable on the first rotating piece 280a.

이때, 상기 제1다이어프램 로드(275a)의 편심거리(L1)도 전술한 피스톤 로드와 마찬가지로 제2다이어프램 로드(275b)의 편심거리(L2)보다 작게 형성하여, 질소배기진공펌핑부(200b)에 의한 진공압을 산소배기진공펌핑부(200a)의 진공압보다 높게 하는 것이 바람직하다.At this time, the eccentric distance (L1) of the first diaphragm rod (275a) is also formed smaller than the eccentric distance (L2) of the second diaphragm rod (275b), as in the above-described piston rod, to the nitrogen exhaust vacuum pumping part (200b) It is preferable to make the vacuum pressure higher than the vacuum pressure of the oxygen exhaust vacuum pumping part 200a.

따라서, 모터(100)가 구동되어 제1회전편(280a)이 회전하게 되면 상기 제1회전편(280a)과 편심 결합된 제1다이어프램 로드(275a)가 상하방향으로 왕복 이동되면서 제1다이어프램(274a)을 반복적으로 수축 및 팽창시키게 된다.Therefore, when the motor 100 is driven to rotate the first rotating piece 280a, the first diaphragm rod 275a eccentrically coupled with the first rotating piece 280a is reciprocated in the vertical direction, and thus the first diaphragm ( 274a) is repeatedly contracted and inflated.

이 과정에서, 상기 제1다이어프램(274a)의 하강시에는 제1흡기밸브(292a)는 개방되고, 제1배기밸브(294a)는 폐쇄되어 제1흡기공(253a)을 통한 기체의 흡입이 이루어지고, 상승시에는 제1흡기밸브(292a)는 폐쇄됨과 동시에 제1배기밸브(294a)는 개방되어 제1배기공(254a)을 통한 기체의 배기가 이루어지게 되어 기체의 펌핑작용이 수행되는 것이다.In this process, when the first diaphragm 274a descends, the first intake valve 292a is opened, and the first exhaust valve 294a is closed to inhale the gas through the first intake hole 253a. At the time of rising, the first intake valve 292a is closed and at the same time the first exhaust valve 294a is opened to exhaust the gas through the first exhaust hole 254a, thereby performing the pumping operation of the gas.

한편, 흡착베드(BA)(BB)에 농축된 산소는 고농도이다. 이 고농도를 저농도로 희석시키기 위해, 도 1에 도시한 바와 같이, 공기 유입측과 산소흡입포트(211a) 사이에 공기유량조절밸브(FRV)가 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 흡착베드로부터 토출되는 고농도의 산소를 저농도로 희석시켜 실내에 적당한 산소를 공급할 수 있다.On the other hand, the oxygen concentrated in the adsorption bed (BA) (BB) is a high concentration. In order to dilute this high concentration to a low concentration, as shown in FIG. 1, it is preferable that the air flow control valve FRV is provided between the air inflow side and the oxygen suction port 211a. Therefore, by diluting the high concentration of oxygen discharged from the adsorption bed to low concentration, it is possible to supply appropriate oxygen to the room.

한편, 산소배기포트(212a)에는 소음기(SL)가 설치되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the silencer SL is installed in the oxygen exhaust port 212a.

다른 한편, 고농도의 산소를 저농도로 희석시키는 방법으로는 흡착베드(BA)(BB)와 산소흡입포트(211a) 사이의 산소 토출 라인에 오리피스(2차 오리피스라 한다)를 내장할 수 있다.On the other hand, as a method of diluting a high concentration of oxygen to a low concentration, an orifice (called a secondary orifice) may be incorporated in an oxygen discharge line between the adsorption bed BA (BB) and the oxygen suction port 211a.

본 고안에 따른 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle according to the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified within the range allowed by the technical idea of the present invention.

이상의 설명으로부터 명백하듯이 본 고안의 실시예에 따른 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.As is apparent from the above description, according to the vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle according to the embodiment of the present invention, the following effects are obtained.

첫째, 하나의 모터로 산소와 질소를 동시에 배기할 수 있어, 종래와 같이 별도의 모터를 사용하지 않아 장치 자체를 콤팩트하게 설계할 수 있어 차량 장착의 레이아웃을 향상시킬 수 있다.First, oxygen and nitrogen can be simultaneously exhausted by one motor, and thus, the device itself can be compactly designed without using a separate motor as in the related art, thereby improving the layout of the vehicle mounting.

둘째, 질소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 모터의 회전축간의 편심거리를 산소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 상기 모터의 다른 회전축간의 편심거리보다 더 길게 함으로써, 질소배기진공펌핑부의 진공압을 높게 할 수 있어, 산소와 질소의 토출을 용이하게 할 수 있다.Second, by increasing the eccentric distance between the piston rod of the nitrogen exhaust vacuum pump and the rotation axis of the motor longer than the eccentric distance between the piston rod of the oxygen exhaust vacuum pump and the other rotation axis of the motor, the vacuum pressure of the nitrogen exhaust vacuum pump can be increased. The discharge of oxygen and nitrogen can be facilitated.

Claims (3)

공기 중의 질소를 흡착하는 흡착제가 충전된 제1흡착베드;A first adsorption bed filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen in the air; 공기 중의 질소를 흡착하는 흡착제가 충전된 제2흡착베드;A second adsorption bed filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen in the air; 질소흡입포트를 갖는 질소배기진공펌핑부;A nitrogen exhaust vacuum pump having a nitrogen suction port; 상기 제1흡착베드의 제1산소토출측 및 상기 제2흡착베드의 제2산소 토출측과 접속되는 산소흡입포트를 갖는 산소배기진공펌핑부;An oxygen exhaust vacuum pump having an oxygen suction port connected to a first oxygen discharge side of the first adsorption bed and a second oxygen discharge side of the second adsorption bed; 상기 공기 유입측, 상기 제1흡착베드의 제1공기공급측 및 상기 질소흡입포트와의 사이에 설치되는 제1솔레노이드밸브;A first solenoid valve disposed between the air inlet side, the first air supply side of the first suction bed, and the nitrogen suction port; 상기 제1솔레노이드밸브와 연통하며, 상기 제2흡착베드의 제2공기공급측과 상기 질소흡입포트 사이에 설치되는 제2솔레노이드밸브;A second solenoid valve communicating with the first solenoid valve and installed between the second air supply side of the second suction bed and the nitrogen suction port; 상기 질소배기진공펌핑부와 상기 산소배기진공펌핑부를 구동하는 하나의 모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치.A vacuum swing adsorption type oxygen generator for a vehicle comprising a motor for driving the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the oxygen exhaust vacuum pumping unit. 제 1항에 있어서, 상기 질소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 상기 모터의 회전축간의 편심거리는 상기 산소배기진공펌핑부의 피스톤 로드와 상기 모터의 다른 회전축간의 편심거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치.The vehicle vacuum swing adsorption according to claim 1, wherein an eccentric distance between the piston rod of the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the rotating shaft of the motor is longer than an eccentric distance between the piston rod of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the other rotating shaft of the motor. Type oxygen generator. 제 1항에 있어서, 상기 질소배기진공펌핑부의 다이어프램 로드와 상기 모터의 회전축간의 편심거리는 상기 산소배기진공펌핑부의 다이어프램 로드와 상기 모터의 다른 회전축간의 편심거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 차량용 진공스윙흡착방식 산소발생장치.The vehicle vacuum swing adsorption according to claim 1, wherein an eccentric distance between the diaphragm rod of the nitrogen exhaust vacuum pumping unit and the rotation axis of the motor is longer than an eccentric distance between the diaphragm rod of the oxygen exhaust vacuum pumping unit and the other rotation axis of the motor. Type oxygen generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101905104B1 (en) * 2017-03-09 2018-10-11 (주)씨에스이 Air pump equipped with diaphragm
US11071874B2 (en) 2017-08-10 2021-07-27 Shenb Co., Ltd. Hybrid plasma device for skin beauty and skin regeneration treatments

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