KR200338484Y1 - 이온발생 겸용 평막형 산소발생기 - Google Patents

Abstract

본 고안의 평막형 산소발생기는 하우징 내의 일측에 배치되어 있고, 전처리 필터, 선택적 투과 작용에 따라 산소만을 투과하여 흡입하는 평막, 이 평막으로부터 나온 공기를 산소 이동관을 통해 흡입할 수 있는 진공펌프, 상기 진공펌프 및 산소 이동관을 통해 나오는 공기를 냉각시키는 냉각 시스템, 및 일단에 형성된 산소 토출구를 통해 상기 냉각 시스템으로부터 나오는 산소를 토출할 수 있는 산소 토출관을 포함하는 산소발생부와; 상기 하우징 내의 타측에 배치되어 있고, 이온 카본브러시를 포함하는 이온발생기와; 외부의 공기를 상기 평막으로 유입할 수 있음과 동시에, 상기 이온발생기의 작동에 의해 이온 카본브러시를 통해 배출되는 음이온을 하우징의 외부로 배출시킬 수 있는 팬을 포함한다.

Description

이온발생 겸용 평막형 산소발생기{PLANE MEMBRANE TYPE OF AN OXYGEN GENERATOR COMBINED WITH AN INONIZER}

종래의 기체분리막을 이용한 산소발생장치는, 블로워, 하우징 내에 배치되어 있는 평막형 모듈, 평막형 모듈로부터 나온 건조한 공기를 흡입하는데 사용하는 진공펌프를 포함하며, 블로워는 평막형 모듈에 전단에서 축방향으로 배치되어 있으며 이 평막형 모듈에는 이로부터 나온 산소가 배출되는 배출구가 마련되어 있는데, 외부 공기는 블로워를 통해 압축되지 않은 상태로 개방된 일단을 통해 평막형 모듈로 유입되고, 평막형 모듈에서 산소 또는 질소는 투과되어 산소토출구를 통해 외부로 배출되게 되고, 기체분리막의 박면에 차압을 형성하기 위해 공기를 흡입하는데 사용되는 진공펌프와 냉각/수분제거기를 거친 뒤 원하는 산소가 배출되게 되어 있다.

그러나, 이 종래의 기체분리막을 이용한 산소발생장치는 인체에 유익하여 사용자가 쾌적한 느낌을 가질 수 있도록 음이온을 발생시키는데 대해서는 전혀 고려하고 있지 않을 뿐만 아니라, 산소토출구와 진공펌프의 사이에 있는 호스와 진공펌프의 후단에 있는 호스의 내부에 수분이 응축되게 되어 발생되는 산소 순도와 산소 발생량이 감소하게 되는 단점이 있었다.

상기한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 기술이 대한민국 등록실용신안공보 제20-0273468호(고안의 명칭: 산소발생장치)에 개시되어 있는데, 이 산소발생장치는 흡입공기를 걸러주기 위한 필터와 공기를 압축하기 위한 공기압축기, 상기 압축된 고온의 공기를 냉각하기 위한 공랭식 열교환기, 상기 열교환기를 통과한 압축공기로부터 산소를 분리하는 산소분리장치를 구비하며, 상기 산소분리장치는 산소배출구와 질소배출구를 가지고, 상기 산소배출구는 30% 이상의 산소를 배출하고 질소배출구는 나머지 공기를 상대적 고압으로 배출하며, 상기 질소배출구는 질소배출노즐을 구비하여, 상기 열교환기에 대하여 고압의 질소강화공기를 분사함으로써 열교환기를 냉각하는 것으로 되어 있다.

또한, 이 종래의 산소발생장치는 쾌적함을 더하기 위하여 산소배출구와 연결된 음이온 발생기와 향 발생기를 더 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 산소발생장치에 있어서는, 음이온 발생기를 구비하고는 있으나 산소배출구에 음이온 발생기를 연결하여야만 산소가 배출될 때 배출되는 산소를 흡입함과 동시에 음이온의 유익한 효과를 누릴 수 있도록 되어 있으므로, 장치를 구성할 때 산소만을 발생시키는 경우와 산소 및 음이온을 동시에 발생시키는 경우를 미리 고려하여 산소배출구에 음이온 발생기를 연결한 상태로 산소발생장치를 제조하지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 산소를 발생시킴과 동시에 음이온을 발생시키거나, 산소 발생과 음이온 발생을 선택적으로 할 수 있는 평막형 산소발생기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 이온발생 겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 정면에서 도시한 도면이고;

도 2는 도 1의 이온발생겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 측면에서 도시한 도면이며;

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 이온발생 겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 EMS 코로나 방전방식에 의하여 발생되는 이온 발생 상태를 도시하는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 하우징 11 : 이온 배출구

20, 21 : 전처리 필터 30 : 평막

40, 60 : 산소 이동관 50 : 진공 펌프

70 : 냉각 시스템 80 : 산소 토출관

90 : 이온 발생기 91 : 도선

92 : 이온 카본브러쉬 100 : 팬

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 평막형 산소발생기는 하우징 내의 일측에 배치되어 있고, 전처리 필터, 선택적 투과 작용에 따라 산소만을투과하여 흡입하는 평막, 이 평막으로부터 나온 공기를 산소 이동관을 통해 흡입할 수 있는 진공펌프, 상기 진공펌프 및 산소 이동관을 통해 나오는 공기를 냉각시키는 냉각 시스템, 및 일단에 형성된 산소 토출구를 통해 상기 냉각 시스템으로부터 나오는 산소를 토출할 수 있는 산소 토출관을 포함하는 산소발생부와; 상기 하우징 내의 타측에 배치되어 있고, 이온 카본브러시를 포함하는 이온발생기와; 외부의 공기를 상기 평막으로 유입할 수 있음과 동시에, 상기 이온발생기의 작동에 의해 이온 카본브러시를 통해 배출되는 음이온을 하우징의 외부로 배출시킬 수 있는 팬을 포함한다.

그리고 상기 전처리 필터로 프리필터, 카본 필터, HEPA 필터, 광촉매 필터, 또는 나노실버 필터를 단독 또는 조합하여 설치할 수 있다.

또한, 상기 산소 토출관의 산소 토출구에 가습 물통을 연결할 수 있다.

아울러, 상기 가습 물통에 헤드셋(head set) 또는 넥셋(neck set)을 연결할 수 있다.

한편, 상기 가습 물통 내에 아로마 향을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 산소 토출관의 산소 토출구에 헤드셋(head set) 또는 넥셋(neck set)을 연결할 수 있다.

또한, 상기 하우징 내에 알파(α)파 발생기, 음향 발생기, 또는 방향제를 더 포함한다.

아울러, 상기 음향 발생기는 숲 속에서 발생하는 소리, 새의 울음 소리, 또는 벌래 소리를 발생시킬 수 있다.

한편, 이온발생기는 EMS 코로나 방전방식을 사용하여 음이온을 대량으로 발생시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다. 이하에서 설명될 도 1 및 도 2 그리고 도 3에서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 이온발생 겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 정면에서 도시한 도면이고 도 2는 도 1의 이온발생 겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 측면에서 도시한 도면으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 이온발생 겸용 평막형 산소발생기가 종래 기술에 따른 산소발생장치와 다른 점은, 하우징 내에 산소 발생부를 설치함과 동시에 이온발생기를 설치하고, 하우징 내에 설치된 하나의 팬을 사용하여 외부의 공기를 상기 평막으로 유입할 수 있음과 동시에 상기 이온발생기의 작동에 의해 이온 카본브러시를 통해 배출되는 음이온을 하우징의 외부로 배출시킬 수 있게 한 점이다.

즉, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 산소발생장치는 하우징(10) 내의 일측에 배치되어 있고, 전처리 필터, 선택적 투과 작용에 따라 산소만을 투과하여 흡입하는 평막(30), 이 평막(30)으로부터 나온 공기를 산소 이동관(40)을 통해 흡입할 수 있는 진공펌프(50), 상기 진공펌프(50) 및 산소 이동관(60)을 통해 나오는공기를 냉각시키는 냉각 시스템(70), 및 일단에 형성된 산소 토출구를 통해 상기 냉각 시스템(70)으로부터 나오는 산소를 토출할 수 있는 산소 토출관(80)을 포함하는 산소발생부와; 상기 하우징(10) 내의 타측에 배치되어 있고, 이온 카본브러시(92)를 포함하는 이온발생기(90)와; 외부의 공기를 상기 평막(30)으로 유입할 수 있음과 동시에, 상기 이온발생기(90)의 작동에 의해 이온 카본브러시(92)를 통해 배출되는 음이온을 하우징(10)의 외부로 배출시킬 수 있는 팬(100)으로 구성된다.

상기한 바와 같은 구성에 있어서 평막(60)은 일반적인 구성으로 이루어진 평판형의 기체 분리막으로서, 이러한 형태로 막을 제조하는 것과 그 원료 물질로서 사용되는 것 등은 잘 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 진공펌프(50)는 산소 이동관(40)을 통해 상기 평막(60)에 연결되어 작동시 하우징(10) 외부에 있는 공기를 전처리 필터(20)를 거쳐 흡입하여 평막(60)에서 선택적 투과로 산소 이동관(40)을 거쳐 산소만을 흡입하고 이를 산소 이동관(60)을 통해 냉각 시스템(80)으로 보낸다.

또한, 도 1에서는 냉각 챔버(chamber)와 같은 냉각 시스템(80)을 사용하는 것으로 도시되어 있으나 열교환기 및 냉각팬으로 구성된 냉각 시스템을 사용할 수도 있으며, 상기 진공펌프(50)를 작동시킴에 따라 발생되는 열로 인해 발생되는 고온의 산소를 냉각시킬 수 있는 것이면 어떠한 형태의 것이라도 사용할 수 있다.

상기 이온발생기(90)는 도선(91)을 통해 이온 카본브러시(92)와 연결되어 있으며, 산소발생부에 연결된 전원 소오스와는 별도의 전원 소오스와 전기적으로 연결되어 있으나 하나의 전원 소오스에 산소발생부와 이온발생기가 함께 연결될 수도 있다.

도 4는 EMS 코로나 방전방식에 의하여 발생되는 이온 발생 상태를 도시하는 도면으로서, 도 4를 참조하면 상기 이온발생기(90)는, 7천 내지 1만 볼트의 고전압을 이온화침(2침)의 양극에 방전시켜 소량의 음이온을 발생시키는 플라즈마 코로나 방전방식(장치의 전면에서 5만개/cm3 이하의 음이온 발생)이나 물과 물을 충돌시켜 물분자로부터 음이온이 나오는 순간에 공기 중의 이온을 휘감아 소량의 음이온을 발생시키는 레나드 방식(장치의 전면에서 4만개/cm3 이하의 음이온 발생)과는 달리, 이온 카본브러시(92)를 사용하여 미약한 직류 전류를 정전 여기시켜 음이온을 대량으로 방출하는 EMS(Erectric Moricule Separation) 코로나 방전방식(장치의 전면에서 200만개/cm3 이상의 음이온 발생)을 사용하여 대량의 음이온을 방출한다. 또한, 본 고안에서 사용하는 이온발생기(90)는 미약한 직류 전압을 이용하고 이온 카본브러시(92)로부터 방사상으로 코로나 방전하므로 오존이 발생되는 플라즈마 코로나 방전방식에 대해 오존이 발생되지 않는다.

한편 상기 팬(100)은, 그 공기 흡입측이 이온발생기(90)로부터 이온이 방출되는 이온 카본브러시(92)를 향하도록 위치하여 작동시 방출되는 이온을 하우징(10)의 외부로 확산시킬 수 있도록 되어 있음과 동시에 진공펌프(50)와 연결된 쪽의 평막(30)의 면과 인접하게 위치하여 작동시 하우징(10) 외부의 공기를 평막(30)으로 유입시킬 수 있게 되어 있다.

도 2는 도 1의 이온발생겸용 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 측면에서 도시한 도면이다. 앞서 설명한 본 고안의 바람직한 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 하고 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도 2에서는 2개의 전처리 필터(20, 21)를 설치하여 사용하는 것으로 도시되어 있으며, 예컨대 카본 필터와 나노실버 필터를 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 즉, 이는 본 고안의 하나의 실시예에 지나지 않는 것으로, 평막(30)과 하우징(10)의 공기흡입구의 사이에 설치될 수 있는 동종 또는 이종의 전처리 필터의 수는 가변될 수 있으며 경우에 따라 전처리 필터를 설치하지 않을 수도 있다.

상기 전처리 필터로 먼지나 불순물 등을 제거할 수 있는 프리필터(pre filter); 공기 중에 포함된 먼지, 냄새, 및 유해가스 등을 제거할 수 있는 카본 필터; 머리카락의 1/300에 해당하는 미세입자를 99.97% 걸러낼 수 있는 HEPA 필터; 탈취 및 살균 기능을 지닌 광촉매 필터; 또는 살균 기능의 나노실버 필터를 단독 또는 조합하여 하우징 내에 설치할 수 있으며, 이와 같이 전처리 필터를 설치함으로써 일반 공기의 먼지, 악취, 세균 등을 제거하여 평막을 보호하고 청정한 공기를 공급할 수 있다.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 평막형 산소발생기의 하우징 내의 배치 상태를 도시한 도면이다. 앞서 설명한 본 고안의 바람직한 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 하고 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 열교환기(70’) 및 냉각팬(71)으로 냉각 시스템을 구성하고 있으며, 진공펌프(50)를 작동시킴에 따라 발생되는 열로 인해 발생되는 고온의 산소를 냉각시킬 수 있도록 하고 있다.

또한, 본 실시예에서는 산소토출관(80)에 가습 물통(110)을 연결하고 이 가습 물통(110)에 다시 넥셋(12)을 연결하여 산소토출관(80)의 산소토출구로부터 나오는 산소를 사용자가 흡입할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 산소토출관(80)에 넥셋(120)이나 헤드셋을 바로 연결하여 사용할 수도 있고 경우에 따라서는 가습 물통과 넥셋 또는 헤드셋을 연결하지 않고 산소토출관(80)의 산소토출구로부터 직접 산소를 흡입할 수도 있다.

한편, 도시하지는 않았으나 상기 하우징(10) 내에 알파(α)파를 발생시키는 알파파 발생기; 숲 속에서 발생하는 소리, 새의 울음 소리, 또는 벌래 소리 등을 발생시킬 수 있는 음향 발생기, 또는 방향제를 더 설치하여 인체에 유익한 알파파, 음향, 또는 향을 향유할 수 있다.

이하, 본 고안을 실험예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실험예들은 본 고안을 예시하는 것으로 본 고안의 내용이 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실험예 1

도 3의 본 고안의 다른 실시예에 있어서, 외부 공기를 팬(100)을 이용하여 하우징(10) 내로 흡입하고 흡입된 공기는 1차적으로 카본 필터, 나노실버 필터를 통과하고 이에 따라 평막(30)에 공급되는 일반 공기의 먼지, 악취, 세균 등을 제거하여 평막(30)을 보호하고 청정한 공기를 공급한다.

상기 청정한 공기는 진공 펌프(50)의 흡입으로 평막의 선택적 투과에 따라 산소(30%) 만을 흡입하여 공급한다. 선택적 투과를 하는 평막(30)의 일측으로는 진공 펌프(50)를 연결하고 이 진공 펌프(50)의 일측으로는 열교환기(70’)와 냉각팬(71)을 설치한다. 열교환기(70’)의 일측으로는 산소토출관(80)을 연결하고 이 산소토출관(80)에 하우징(10)의 외부에서 가습 물통(110)을 연결하며 이 가습 물통(110)내의 물을 산소가 통과하여 수분을 제거하고 여과한다. 진공펌프(50)의 운전 압력은 20KPa, 진공 펌프(50)로부터 배출되는 압축공기의 유량은 3ℓ/min, 평막(30)으로부터 배출되는 산소의 유량은 3ℓ/min, 그리고 사용된 평막(30)은 130×180 단면의 분리막 3장을 한조로 제조하였다. 산소 농도를 측정하기 위하여 산소농도 측정기(Max-O2)를 이용하여 산소의 농도를 측정하였다.

상기와 같은 구성으로 운전된 평막(30)의 산소 발생량은 평균 30%였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

가동시간	20분	60분	90분	120분	150분	180분	240분	300분
산소농도(%)	31	31	31	30	30	30	30	30

가동시간	1시간	2시간	3시간	4시간	5시간	6시간	7시간	8시간
산소농도(%)	31	30	30	30	30	29	29	29

실험예 2

도 3의 본 고안의 다른 실시예에 있어서, 500ml 반응조에 방사원액으로 폴리설폰(PS. AMOCO사 Udel P-3500) 25g을 용매인 테트라 하이드로퓨란(THF, Aldrich) 78.7ml 중에 용해시키고 용해물에 금속 화합물로서 클로로트리스트리페닐포스핀로듐(RhCl〔P(C6H5)3〕, Aldrich) 5g을 첨가하였다. 혼합물을 자동 막 제조장치(IMOTO 301)를 사용하여, 드라이빙 스트로크 150mm, 어플리케이션 속도 30 mm/sec, 55번 바(125.7 ㎛)의 조건 하에 캐스팅하였다. 제조된 막을 건조기 내에서 서서히 증발, 건조시킨 후 잔류 용매 제거를 위하여 진공 오븐에서 80°C의 조건으로 24시간 이상 건조시켰다. 건조시킨 막에 상기한 자동 막 제조장치를 이용하여(3번 바(6.86 ㎛) 5 중량% 실리콘 용액으로 코팅한 후, 상기 건조 과정과 동일한 조건에서 건조시켜 제조하였다. 이와 같이 하여 얻어진 막의 두께는 약 88㎛ 이었다.

상기 제조된 막의 투과도 및 선택도를 기체 투과능 측정장치(밀리포아 필름 홀더 90mm, YY3009000)를 이용하여 측정하였다. 본 실험예에 따라 제조된 평막의 산소/질소 선택도는 3.8(GPU, x10-4cm3/cm2.sec.cmHg)로 나타났다.

도 3의 본 고안의 다른 실시예에 도시된 바와 같은 산소발생기에서 평막으로는 상기와 같이 제조된 평막을 사용하고 실험예 1에서와 동일한 방식으로 토출 산소농도 변화를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타난 바와 같았다.

가동시간(min)	토출산소농도(%)
0.5	32.2
1	32.2
2	32.1
3	32.2
4	32.1
5	32.0
6	31.8
7	31.9
8	31.8
9	31.7
10	31.6
15	31.6
20	31.6

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같은 구성에 의하면, 본 고안의 산소발생기는 산소를 발생시킴과 동시에 음이온을 발생시킬 수 있거나, 산소 발생과 음이온 발생을 선택적으로할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 하우징(10) 내의 일측에 배치되어 있고, 전처리 필터, 선택적 투과 작용에 따라 산소만을 투과하여 흡입하는 평막(30), 이 평막(30)으로부터 나온 공기를 산소 이동관(40)을 통해 흡입할 수 있는 진공펌프(50), 상기 진공펌프(50) 및 산소 이동관(60)을 통해 나오는 공기를 냉각시키는 냉각 시스템(70), 및 일단에 형성된 산소 토출구를 통해 상기 냉각 시스템(70)으로부터 나오는 산소를 토출할 수 있는 산소 토출관(80)을 포함하는 산소발생부와;

   상기 하우징(10) 내의 타측에 배치되어 있고, 이온 카본브러시(92)를 포함하는 이온발생기(90)와;

   외부의 공기를 상기 평막(30)으로 유입할 수 있음과 동시에, 상기 이온발생기(90)의 작동에 의해 이온 카본브러시(92)를 통해 배출되는 음이온을 하우징(10)의 외부로 배출시킬 수 있는 팬(100)을 포함하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 산소발생부와 이온발생기(90)는 각각 별도의 전원 소오스에 연결되어 선택적으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전처리 필터로 프리필터, 카본 필터, HEPA 필터, 광촉매 필터, 또는 나노실버 필터를 단독 또는 조합하여 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 산소 토출관(80)의 산소 토출구에 가습 물통을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가습 물통에 헤드셋(head set) 또는 넥셋(neck set)을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 가습 물통 내에 아로마 향을 첨가하는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
7. 제1항에 있어서,

   상기 산소 토출관(80)의 산소 토출구에 헤드셋(head set) 또는 넥셋(neck set)을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
8. 제1항에 있어서,

   상기 하우징(10) 내에 알파(α)파 발생기, 음향 발생기, 또는 방향제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
9. 제8항에 있어서,

   상기 음향 발생기는 숲 속에서 발생하는 소리, 새의 울음 소리, 또는 벌래 소리를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.
10. 제1항에 있어서,

    상기 이온발생기(90)는 EMS 코로나 방전방식을 사용하여 음이온을 대량으로 발생시킬 수 있고 이온 카본브러시를 사용하여 오존을 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 이온발생 겸용 평막형 산소발생기.