KR200341013Y1 - 진공펌프의 방사소음 차단 구조를 갖는 산소 농축기 - Google Patents

Abstract

기체 분리막 모듈을 이용하여 고농도의 산소를 발생하는 산소농축기에서 상기 기체 분리막 모듈의 고농도 산소를 펌핑하여 외부로 배출하는 진공펌프가 구동될 때 발생되는 방사소음을 차단하는 구조를 제공한다. 본 고안의 산소 농축기는 진공펌프가 구동 시 발생되는 구동소음 및 투과소음을 흡수하도록 외벽에 진동소음 제거리브가 형성된 펌프 케이스에 상기 진동펌프를 밀폐상태로 수납하여 1차로 진동소음을 제거하고, 상기 펌프 케이스 및 그 주변 부품을 수납하는 하우징에 의해 2차로 진동소음을 차단한다. 또한, 상기 펌프 케이스의 내벽 및 하우징의 내벽에 진동소음을 흡음할 수 있는 소음 흡음제를 부착하여 소음 차단 효율을 증대시키며, 펌프 케이스 내부의 각 유로에 투과 및 반사 소음을 유효 적절하게 제거할 수 있는 소음 제거 리브들을 설치하여 진공펌프의 구동에 따른 소음을 최적 상태로 억제하는 구조를 갖는다.

Description

진공펌프의 방사소음 차단 구조를 갖는 산소 농축기{OXYGEN THICKENER HAVING STRUCTURE FOR DECREASING RADIATION NOISE OF VACUUM PUMP}

본 고안은 기체 분리막 모듈과 진공펌프를 이용하여 공기중의 산소만을 선택적으로 투과시켜 농축된 산소를 배출하는 기체 분리막 모듈을 이용한 산소 농축기에 관한 것으로, 특히 하우징의 내부에 별도의 펌프 케이스를 구비하여 진공펌프의 구동 방사 소음을 차단하는 구조를 가지는 산소 농축기에 관한 것이다.

최근 들어, 자동차 매연 등의 대기환경 오염의 증가와 도심 속 공기중의 산소 농도 감소로 인한 현대병 등의 증가로 인하여 실내에 산소 농도가 높은 신선한 공기를 공급하는 산소 발생 장치 또는 산소 농축기의 필요성이 증가되고 있다. 이와 같은 산소 발생 장치 또는 산소 농축기는 가정용 정수기, 에어컨, 차량용 산소발생장치, 실내 환기용 산소발생장치 등으로 그 응용분야가 확대되어지고 있다.

중소형 용량의 산소를 발생하는 방법으로는 흡착제를 이용하는 압축 스위칭 흡착(Pressure Swing Adsorption: PSA) 방법과, 기체의 확산, 투과속도 차이를 이용하는 기체 분리막 방법 등이 있다. 이중 기체 분리막 방법은 막(membrane)에 대한 선택적인 기체 투과 원리를 이용하는 것으로서, 기체 혼합물이 막 표면에 접촉할 경우 기체성분이 막 속으로 용해 및 확산하게 되는 속도 차이를 이용하여 기체의 성분별 분리가 가능하도록 되어 있다. 이러한 기체 분리막 모듈을 이용한 방법은 장치의 구성을 간단하게 할 수 있어 널리 이용되고 있다.

이와 같은 기체 분리막 모듈을 적용하는 종래의 산소 발생 장치의 일례로는 대한민국 공개특허공보 특2000-0063883호(기체 분리막을 이용한 산소공급장치) 및 특허등록 제10-0346571호(산소공급장치) 등이 있다.

상기와 같이 기체 분리막 모듈을 사용하는 산소발생장치들은 고농도산소와 적정유량을 외부로 공급하기 위하여 진공펌프 혹은 압축펌프를 사용한다. 상기와같은 진공펌프 혹은 압축펌프를 사용하는 산소발생장치들은 상기 진공펌프의 작동으로 인한 소음이 크기 때문에 조용한 실내공간에서 사용하는데 불편함이 있었다. 예를 들면, 상기 진공펌프는 공기의 흡입송출 시 진공펌프내 플랜저의 왕복운동에 의하여 진동소음이 유발되며, 이러한 진동소음은 산소발생장치의 하우징까지 전달되어 산소발생장치 자체가 떨리게되어 소음을 증가시키는 원인이 되어왔다. 이외에도 기체 분리막 모듈 및 진공펌프의 작동에 의해 농축된 산소를 외부로 배출하는 과정에서도 배출소음이 발행하여 조용한 실내에서 동작시킬 때 그 소음이 문제 시 되어 왔다.

또한, 상기 기체 분리막 모듈을 이용한 종래의 산소발생장치는 공기 중에 존재하는 수분을 제거하기 위하여 히터 및 드라이어를 구비하고 있다. 이러한 기술적 내용은 상기 공개특허공보에 상세하게 기술되어 있다. 그러나, 상기 공개특허공보에 개시된 종래의 기술은 히터 및 드라이어를 열원으로 하여 수분을 제거하기 때문에 산소발생장치 내부의 공기 온도를 상승시키고, 이로 인해 중공사막 기체 분리막 모듈의 산소 포집 효율(공기중의 산소를 분리 투과하는 효율)을 저감시키는 문제를 야기 시킨다. 또한, 히터 및 드라이어들 산소발생장치 내부에 탑재함으로써 콤펙트 하게 제작이 불가능하여 휴대용으로 제작하기가 곤란하였다.

끝으로 상기 선행 기술에 개시된 산소 발생기들은 진공펌프 혹은 압축기의 동작에 의한 열을 냉각시키기 위하여 열 교환기와 별도의 냉각팬을 사용함으로써 구성이 복잡하였다.

따라서 본 고안의 목적은 기체 분리막 모듈과 진공펌프를 구비하여 농축된 고농도의 산소를 발생, 외부로 배출 시 상기 진공펌프의 구동 방사 소음을 효율적으로 차단할 수 있는 구조를 가지는 산소 농축기를 제공함에 있다.

본 고안의 목적은 기체 분리막 모듈과 진공 펌프를 펌프 케이스에 마련된 영역에 수납하여 진공펌프의 작동에 의한 방사 소음을 1차로 차단하고, 상기 펌프 케이스 및 하우징의 내부 측벽에 소음 흡음제를 부착하여 2차로 소음을 차단하는 구조를 갖는 산소 농축기를 제공함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 진공 펌프를 수납하는 펌프 케이스의 외측벽에 진동소음 제거리브(vibration noise reduction lib)를 형성하여 진공펌프의 진동 소음을 저감시키는 구조를 갖는 산소 농축기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 공기 흡입구 및 공기 배출구가 형성된 제1컨테이너(container) 및 그 하부에 위치되어 외측벽에 수직방향으로 이격된 다수의 진동소음 제거리브를 가지는 제2컨테이너가 일체화되며, 동작 전압의 입력에 의해 상기 공기 흡입구 측의 공기를 상기 제1컨테이너의 내부로 공급함과 동시에 상기 제2컨테이너의 내부 공기를 상기 공기 배출구로 배출하는 공기배출 팬이 일측에 부착되어진 펌프케이스와; 상기 제1컨테이너에 내장되어 상기 공기 흡입구를 통해 제공되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소를 배출하는 기체 분리막 모듈과; 상기 펌프 케이스의 일측면에 고정 결합되어 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습 필터(dehumidifier)와; 상기 제2컨테이너에 내장되며 제어신호의 입력에 의해 진공압을 발생시켜 일정한 압력으로 흡입구 측의 기체를 배출구로 배출하는 진공펌프와; 밸브 제어신호의 입력에 따라 상기 제습필터의 제습공기 배출구와 상기 기체 분리막 모듈의 산소배출구를 상기 진공펌프의 흡입구에 선택적으로 연결하는 솔레노이드 밸브와; 상기 펌프 케이스의 타측에 고정 결합되며 상기 진공펌프의 기체배출구로부터 배출되는 농축 산소의 배출 소음을 제거하는 소음기(silencer)와, 상기 펌프 케이스, 제습필터, 솔레노이드 밸브 및 소음기가 수납되어진 하우징을 구비하여 상기 진공펌프의 구동소음을 1차로 상기 펌프 케이스에 의해 차단하고, 2차로 상기 하우징에 의해 상기 진공 펌프의 진동 소음을 차단하는 구조를 갖는다.

상기 소음기 및 제습필터는 상기 펌프케이스의 양측에 형성된 소음기 고정부 및 제습필터 고정부에 결합되어 일체화시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펌프 케이스의 하단부에 형성되어 있는 상기 제2컨테이너의 외측벽에는 수직 방향으로 이격된 적어도 하나 이상의 진동 소음 제거 리브를 형성하여 제2컨테이너에 수납된 진공펌프가 구동 시 발생되는 구동 소음의 투과 손실을 크게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 펌프 케이스의 하단부에 위치된 제2컨테이너의 내부측면 및 하우징의 내부측면 각각에는 진공펌프의 구동소음을 흡수하도록 흡음제를 부착하는 것이 요구된다.

끝으로, 상기 펌프 케이스내의 제1컨테이너와 제2컨테이너 사이에는 기체 분리막 모듈의 지지리브(support lib)를 구비하여 진공펌프의 반사소음을 흡수하도록하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 산소 농축기는 상기 공기 배출팬과 진공펌프가 구동 시에 외부로부터 펌프 케이스로 공급되는 공기 중의 산소를 분리 포집하여 농축된 고농도의 산소를 발생하여 배출한다. 이때, 상기 펌프 케이스의 제2컨테이너에 위치된 진공펌프가 구동 시 발생되는 구동소음(진동소음)은 밀폐된 펌프케이스에 의해 1차로 차단되며, 펌프 케이스의 상부측에 위치된 제1컨테이너로는 방사소음만이 배출된다. 상기 제1컨테이너측으로 배출되는 방사소음은 펌프 케이스의 외부면의 하단에 형성된 진동 소음 제거리브에 의해 2차로 차단됨으로써 진공펌프의 구동에 의한 소음을 차단할 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 정면 및 배면 외관 사시도를 나타낸 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 분리 사시도를 나타낸 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 펌프 케이스 내부의 일부 구성요소들의 확대상태를 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 펌프 케이스를 이용하여 진공펌프 및 기체분리막 모듈을 조립하였을 때의 정면 사시도 및 배면 사시도를 나타낸 도면.

이하 본 고안의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 그러나 본 고안은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기의 실시예는 설명을 위한 것이며 당업자에게 본 고안의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. 또한 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명이 생략됨에 유의하여야 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 정면 및 배면 외관 사시도를 나타낸 도면이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 산소 농축기 10의 하우징 12의 전면(front)에는 산소 농축기의 동작 모드를 제어하고 동작 상태를표시하기 위한 표시부를 구비한 제어 표시부(control display party) 14와 하우징 12의 내부로부터 발생되는 공기를 배출하기 위하여 다공으로 형성된 청정공기 배출부 16이 마련되어 있다.

또한 상기 하우징 12의 후면(rear)에는 외부의 공기를 하우징 12의 내부로 공급하기 위한 외부 공기 흡입부 28이 형성되고, 내부에서 발생된 농축 산소가 배출되는 농축산소 배출구 18이 하우징 12의 상단부의 중앙에 위치되며, 그 하측면에는 헤드셋 걸이부 26이 고정 결합되어 있다. 상기 농축산소 배출구 18에는 헤드셋 22의 산소 토출구 24에 연결되어진 연결호스 20의 일측에 연결되어져 그로부터 공급되는 농축산소를 상기 산소 토출구 24로 배출한다.

상기와 같은 구성 중, 외부공기를 하우징 12의 내부로 제공하기 위한 다수의 구멍을 가지는 외부 공기 흡입부 28의 내측에는 공기중에 포함된 이물질 등을 필터링하기 위한 공기 청정 필터가 결합되어진다. 이러한 공기 청정 필터는 외부 공기 중 비교적 입자가 큰 먼지 등을 1차적으로 제거하여 산소 농축기 10의 성능을 유지시키는 전처리 필터(pre filter)와 여과된 공기에 포함된 미세한 가스입자, 즉, 냄새 성분과 발암물질 등을 포함하는 각종 유해가스와 그 중 화학성분을 흡착시켜 제거하는 활성탄 필터, 광 촉매필터 등으로 구성된 공기청정 필터를 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 산소 농축기 10은 제어 표시부 12상에 위치된 동작 버튼을 선택함으로써 그 내부에 위치된 진공펌프, 공기배출 팬 및 솔레노이드 밸브를 선택적으로 작동시켜 농축된 산소 혹은 습기가 제거된 공기를 농축산소 배출구 18로 배출한다. 이때, 도 1b의 외부 공기 흡입부 28에는 외부공기가 흡입되어 하우징12의 내부로 공급되며, 도 1a의 청정공기 배출부 16으로는 깨끗한 공기가 배출된다.

상기 농축 산소 배출구 18을 통해 배출된 농축 산소는 헤드셋 연결호스 20을 통하여 그 말단에 연결되어진 헤드셋 22의 산소 토출구 24로 배출된다. 따라서, 헤드셋 22를 착용하고 있는 사용자의 코 주변에 농축산소가 배출되어져 두뇌를 맑게 할 수 있다.

상기 농축된 산소와 습기가 제거된 공기가 산소 농축기 10으로부터 배출되는 동작 과정은 하기의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기 10의 분리 사시도를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 하우징 12를 구성하고 있는 전면 하우징 12A 및 후면 하우징 12B의 사이에는 하우징 베이스 32의 상부에 놓여진 물체의 진동이 억제되도록 방진고무로 댐핑(damping) 결합된 진공 펌프 베이스(vacuum pump base) 34가 위치되어 있다. 또한, 상기 진공 펌프 베이스 34의 상부에는 펌프용 방진고무 38을 통하여 결합되어진 진공펌프 36 및 기체 분리막 모듈 40이 위치되며, 상기 진공펌프 36 및 기체 분리막 모듈 40을 감싸고 있는 펌프케이스 30(여기서 30은 도면의 참조부호 30A와 30B가 합체된 구성을 의미함)이 구비되어 있다.

이때, 상기 하우징 12를 구성하는 전면 하우징 12A 및 후면 하우징 12B의 내측면에는 내부로부터 외부로 전달되는 진동소음을 흡수하여 제거하기 위한 케이스 흡음제 48이 부착되어 있다. 상기 펌프 케이스 30은 전면(front) 펌프 케이스 30A 및 후면(rear) 펌프 케이스 30B가 한 쌍으로 이루어 그 내부에 상기 하우징 베이스32의 상부에 위치되어지는 진공펌프 36 및 기체 분리막 모듈 40을 보관하게 되는 구조를 가지며, 상기 전면 및 후면 펌프 케이스 30A와 30B는 체결나사에 의해 빈틈이 없도록 밀착 결합되어야 한다.

상기와 같은 구성요소들 중 기체 분리막 모듈 40은 상부 및 좌우측면부를 통해 흡입되는 공기중의 산소만을 선택적으로 투과시켜 포집 농축된 산소를 산소배출구 50으로 배출함과 동시에 그 하부에 위치되어진 공기 배출부로 나머지의 공기를 배출하는 기능을 가진다. 그리고, 그 하부에 위치된 진공펌프 36은 상기 기체 분리막 모듈 40으로부터 선택적으로 투과 배출하는 농축 산소를 펌핑하여 외부로 배출하는 기능을 한다.

그리고, 상기 전면 및 후면 펌프 케이스 30A 및 30B의 상부 좌우측에는 제습필터 및 소음기를 고정하기 위한 제습필터 고정부 42(여기서 42는 도면의 참조부호 42A 및 42B가 합체된 구성을 의미함)와 소음기 고정부 44(여기서 44는 도면의 참조부호 44A 및 44B가 합체된 구성을 의미함)가 형성되어 있으며, 상기 펌프 케이스 30의 하부측 내면에는 진공펌프 36의 구동에 의한 진동 소음을 흡음하기 위한 펌프구동실 흡음제 46이 부착되어 있다. 이때, 상기 펌프 케이스 30의 상부측은 기체 분리막 모듈 40을 수납하여 보관하는 제1컨테이너이며, 하부측은 진공펌프 36을 수납하여 보관하는 제2컨테이너이다.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 구성요소들 중 중앙부분에 위치된 펌프 케이스 30 내부의 일부 구성을 확대하여 나타낸 도면들이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 기체 분리막 모듈 40에 의해 선택적으로 분리 투과되어 포집된 산소만을 펌핑하기 위한 진공 펌프 36은 하우징 베이스 32의 상부에 결합된 진공 펌프 베이스 34의 상부에 결합되어 있다. 이때, 상기 하우징 베이스 32의 하부면에는 산소 농축기 10이 지면에 세워졌을 때 지면과 댐핑 작용을 하는 하우징 방진고무 60이 스크류(screw)로 체결되어 결합된다.

상기 하우징 베이스 32의 상부에 위치되어지는 진공 펌프 베이스 36은 양측에 형성된 펌프 케이스용 방진 고무 안착 홈에 끼워진 펌프 케이스용 방진고무 62에 의해 댐핑 작용을 하도록 상기 하우징 베이스 32에 결합되어 있다. 상기 펌프 케이스용 방진 고무 62는 와셔(washer)와 스크류에 의해 하우징 베이스 32에 결합되어 있다. 그리고, 상기 진공 펌프 베이스 34의 상부에는 펌프용 방진 고무 38이 위치되며 그 상부에 진공펌프 36이 상기 펌프용 방진 고무 38을 개재하여 스크류로 결합되어 있다.

상기 진공 펌프 베이스 34 및 두 개의 방진고무 62, 38을 개재하여 상기 하우징 베이스 32상에 결합된 진공펌프 36은 동작 전원전압의 입력에 의해 기체 흡입구 56의 기체를 일정한 압력으로 펌핑하여 기체배출구 58로 배출한다.

한편, 펌프 케이스 30내에서 상기 진공펌프 36의 상부에 위치되어질 기체 분리막 모듈 40은 상부 및 좌우측에 형성된 공기흡입부 52로 공급되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소만을 포집하여 산소배출구 50으로 배출하며, 나머지 공기는 하부에 형성된 공기 배출부 54로 배출한다. 이때, 상기 기체 분리막 모듈 40의 산소배출구 50은 별도의 연결관을 통해 진공펌프 36의 기체 흡입구 56에 연결된다. 이러한 기술적 구성은 후술하는 도 4b에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 3a와 같은 구성 요소들 중 기체 분리막 모듈 40은 도 3b에 도시된 바와 같이 후면 펌프 케이스 30B의 상부측에 마련된 제1컨테이너 64에 안착되며, 진공펌프 36은 상기 후면 펌프 케이스 30B의 하측에 마련된 제2컨테이너 66에 안착된다.

또한, 상기 후면 펌프 케이스 30B의 제1컨테이너 64에는 도 1b의 후면 하우징 12B에 마련된 외부 공기 흡입부 28을 통하여 들어오는 외부공기를 펌프 케이스 30의 내부로 공급하기 위한 펌프케이스의 공기 흡입구 68이 형성되어 있다. 또한, 상기 후면 펌프 케이스 30B의 내부의 일측에는 시로코 팬이 끼워져 결합되기 위한 공기 배출팬의 공기 흡입구 74가 형성되어 있고, 상기 공기 배출팬의 공기 흡입구 74에 수직한 방향으로는 공기 배출팬의 공기 배출 유로부 72가 형성되어 있다. 이러한 공기 배출팬의 공기 배출 유로부 72는 후면 펌프 케이스 30B 내부의 제1컨테이너 64의 내부 벽면을 보강하는 리브 형태(lib type)로 형성되어 있다. 또한, 공기 배출 유로부 72는 상기 공기 배출팬의 공기 흡입구 74에 공기 배출팬(도 4b의 104 참조)이 끼워져 회전될 때 제1컨테이너 64내의 공기를 공기 배출팬 측으로 안내함과 동시에 하부에 위치되어진 진공펌프 36의 작동에 의해 발생되는 소음을 분산시켜 저감시킨다.

상기 펌프 케이스 30의 상부에 마련된 제1컨테이너 64와 하부에 마련된 제2컨테이너 66의 사이에는 펌프 케이스를 구성하는 제2컨테이너 66에 공기를 공급하는 공기 흡입 유로부 76이 형성되어 있으며, 이는 제2컨테이너 66내에 위치된 진공펌프 36의 작동에 의한 더운 공기를 상기 공기 배출팬 측으로 배출하는 통로를 형성한다. 이때, 상기 공기 흡입 유로부 76은 상기 제1컨테이너 64와 제2컨테이너 66의 사이에 돌기 형태로 형성된 기체 분리막 모듈 지지리브 77에 의해 형성된다.

끝으로 상기 후면 펌프 케이스 30B의 일측 상부에는 공기 배출팬의 공기 배출부 70이 형성되어 있으며, 상기 공기 배출팬의 공기 배출부 70의 입구는 시로코 팬의 배출구에 연결되어 있다. 따라서, 상기 공기 배출팬이 작동될 때 공기 배출팬의 공기 흡입구 74의 공기가 흡입되어 상기 공기 배출팬의 공기배출부 70의 밖으로 공기가 배출된다. 이러한 기술적 구성에 대한 동작은 후술하는 도 4a 및 도 4b의 구성에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 전면 펌프 케이스 30A 및 후면 펌프 케이스 30B, 그리고 제습 필터 11, 소음기 13, 솔레노이드밸브 90 및 각종 연결관들을 조립하였을 때의 정면 사시도 및 배면 사시도를 나타낸 도면들이다.

즉, 후면 펌프 케이스 30B 내부의 제1컨테이너 64에 기체 분리막 모듈 40을 조립하고, 그 하부의 제2컨테이너 66에 하우징 베이스 32의 상부에 조립된 진공펌프 맴버(member)를 결합한 후 농축 산소를 효율적으로 발생시키는데 필요로 하는 제습 필터 11, 농축 산소의 배출 소음을 저감시키기 위한 소음기 13, 공기 청청필터 59, 솔레노이드 밸브 90, 공기배출팬 104 및 각종 연결관들 86, 88, 92, 94와 T형 연결관 96을 조립하여 결합한 것을 나타낸 것이다. 이때, 상기 전면 펌프 케이스 30A와 후면 펌프 케이스 30B는 앞서 언급한 바와 같이 체결나사에 의해 빈틈이 없도록 밀착 결합시켜야 하며, 펌프 베이스 34로 제2컨테이너 66을 밀폐시켜야 한다. 또한, 상기 제2컨테이너 66의 외측에는 소정의 간격으로 이격되어 수직 방향으로 형성된 진동소음 제거리브 80이 형성되어 있으며, 이러한 진동소음 제거리브 80들은 방사소음을 제거하는데 유용하게 사용된다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 내부에 마련된 제1컨테이너 64 및 제2컨테이너 66 각각에 기체 분리막 모듈 40 및 진공펌프 36을 수납한 펌프 케이스 30의 좌우측에 형성된 제습 필터 고정부 42 및 소음기 고정부 44들에는 외부의 공기에 포함된 습기를 제습하는 제습 필터 11과 진공펌프 36의 기체 배출구 56으로부터 산소가 배출될 때 발생되는 배출소음을 제거하는 소음기 13이 결합되어있다. 그리고, 펌프 케이스 30의 제1컨테이너 64의 내부에 수납된 기체 분리막 모듈 40의 산소배출구 50에는 제4연결관 92의 일측이 연결되어 있으며, 상기 제4연결관 92의 타측은 T형 연결관 96의 일측에 연결되어 있다.

그리고, 상기 제습필터 11의 제습공기배출구 84와 솔레노이드 밸브 90의 일측 사이는 제2연결관 88이 연결되어 있으며, 상기 솔레노이드 밸브 90의 타측은 제3연결관 94를 통해 상기 T형 연결관 96의 타측에 연결되어 있다. 여기서, 상기 솔레노이드 밸브 90은 평상 시 닫혀진 상태로 있으며, 제어부가 산소 발생 동작을 중지하여 제습(결로 제거) 모드 동작 시에 구동되어 개방되어진다. 상기 T형 연결관 96의 출력구는 제5연결관 98을 통해 펌프 케이스 30의 제2컨테이너 66에 수납된 진공펌프 36의 기체 흡입구 56에 연결되어 있다.

소음기 13의 소음기 공기 흡입구 100은 상기 진공펌프 36의 기체 배출구 58에 연결되어 있으며, 소음기 13의 소음기 공기 배출구 102는 제1연결관 86을 통해하우징 12에 결합되는 농축산소 배출구 18에 연결되어 있다. 따라서, 상기 진공펌프 36이 작동하여 기체 흡입구 56의 기체를 진공 펌핑하면 상기 기체 분리막 모듈 40의 농축산소 배출구 50으로부터 배출되는 농축된 산소가 진공 펌프 36의 기체 배출구 58에 연결된 소음기 13의 기체 유로를 통하여 외부로 배출되게 된다. 이때, 상기 펌프 케이스 30의 외부로 돌출되어진 진공펌프 36의 기체 흡입구 56 및 기체 배출구 58과 이들에 각각 연결된 제5연결관 98, 소음기 13의 공기 흡입구 100들 사이는 펌프 입출구 차단부 101로 완전하게 밀봉하여 제2컨테이너 66내의 진공펌프 36의 구동소음이 외부로 방사되지 않도록 하여야 한다.

한편, 펌프 케이스 30에 형성된 공기 배출팬의 공기 흡입구 74에는 도 4b에 도시된 바와 같이 공기배출팬 모터 106과 일체화된 공기배출팬 104가 결합되어 있다. 상기 공기 배출팬 모터 106이 동작되어 공기 배출팬 104가 회전되면 후면 펌프 케이스 30B의 공기 흡입구 68을 통한 외부 공기를 내부 제1컨테이너 64의 기체 분리막 모듈 40으로 공급함과 동시에 제1 및 제2컨테이너 64, 66의 내부로 순환되는 공기를 흡입하여 공기 배출팬의 공기 배출부 70으로 배출하게 된다. 이때, 상기와 같은 공기 배출팬 104는 시로코 팬을 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 산소 농축기의 구성들을 참조하여 농축된 산소가 발생되는 동작 과정 및 농축 산소의 배출에 의해 발생되는 진공펌프의 구동소음이 저감되는 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

[농축산소의 발생 및 배출에 따른 진공펌프 구동소음의 차단]

사용자가 농축된 산소로서 호흡하기 위하여 도 1a의 하우징 12에 위치된 제어 표시부 14에 위치된 산소 발생 버튼를 선택하면, 제어부(도시하지 않았음)의 제어에 의해 공기 배출팬 모터 106 및 펌프 케이스 30의 제2컨테이너 66에 수납된 진공펌프 36이 작동된다. 여기서, 산소 발생 버튼이라 함은 미리 설정된 시간, 예컨대, 10분, 30분, 1시간 단위로 산소 농축기를 작동시키기 위한 버튼들이다.

상기 공기 배출팬 모터 106이 작동되면, 외부공기는 하우징 12의 후면에 위치된 외부 공기 흡입부 28, 도 4a의 공기청정필터 59 및 펌프 케이스 30의 외부 공기 흡입구 68로 형성된 외부 공기 유로를 통해 청정한 상태로 필터링된 후 펌프 케이스 30의 제1컨테이너 64의 내부로 공급된다.

또한, 전원전압이 입력에 의해 상기 진공펌프 36은 제4연결관 92, T형 연결관 96를 통해 연결된 기체 분리막 모듈 40의 산소배출구 50으로부터 배출되는 농축된 산소를 진공펌프의 기체 흡입구 58로 흡입하여 기체배출구 56측으로 배출한다.

상기와 같이 진공펌프 36이 구동되어 기체 분리막 모듈 40으로부터 발생되는 농축된 고농도의 산소를 펌핑하여 외부로 배출할 때, 상기 진공펌프 36의 구동에 따른 진동 중 일부는 펌프 구동실 흡음제 46이 부착된 펌프 케이스 30의 제2컨테이너 66의 측면에서 흡수 및 반사된 후 나머지는 투과되어진다. 상기 제2컨테이너 66을 투과한 진동소음은 펌프 케이스 30의 외관에 형성된 진동소음 제거리브 80과 제2컨테이너 66의 상단에 형성된 기체 분리막 모듈 지지리브 77에 의해 상기와 같이 펌프 케이스 30의 측면을 투과하는 소음의 일부가 저감된다. 이때 상기 펌프 케이스 30의 측면을 투과하는 소음을 흡수 및 반사하도록 상기 진동소음 제거리브 80과 기체 분리막 모듈 지지리브 77의 소음 투과손실이 크도록 하여야 한다.

또한, 상기 진공펌프 36의 구동에 의한 소음은 펌프 베이스 34와 펌프 기체 입출구 차단부 101에 의해서도 흡수 및 반사된 후, 소음의 일부만을 투과하도록 하여 미량의 소음만을 투과됨으로써 대부분의 소음이 흡수 및 반사된다.

상기 진공펌프 36의 구동 시 발생되는 소음 중 펌프구동실, 즉 제2컨테이너 66에서 반사되는 소음은 기체 분리막 모듈 40의 공기 배출구 54로 배출되는 공기와 함께 제2컨테이너 66의 공기 배출구 78로 배출된다. 상기 제2컨테이너 66의 공기 배출구 78로 반사되는 소음은 공기 배출팬의 공기배출유로부 72, 공기배출팬의 공기흡입구 74(시로코 팬) 및 공기 배출팬의 공기 배출부 70들을 거치면서 흡수 및 반사 투과되는 과정을 계속 반복하면서 미량의 반사 소음만 시로코팬으로 구성된 공기 배출팬의 공기배출부 70의 밖으로 전달된다.

상기 진공펌프 36의 구동시 발생하는 소음 중에서 펌프케이스 30의 밖으로 배출되는 투과소음과 반사소음은 미량이지만 펌프 케이스 30에 전달되어 소음을 밖으로 전달 할 수 있다. 상기와 같이 펌프 케이스 30에 전달되는 소음을 펌프 케이스 30의 하부에 형성된 진동소음 제거리브 80에 의해 투과소음 및 반사소음을 흡수하여 외부로 전달되는 것을 차단한다.

상기 펌프 케이스 30의 제2컨테이너 66에 수납된 진공펌프 36의 주위를 펌프 베이스 34와 펌프 기체 입출구 차단부 101로 완전히 밀폐된 상태에서 진공펌프 36이 구동되는 경우, 상기 진공펌프 36에서 발생되는 열을 배출하거나 유효 적절하게 냉각시켜야 한다.

본 고안에서는 진공펌프 36의 냉각을 위해서 펌프 케이스 30의 외부 공기흡입부 68을 통해 흡입되는 외부 공기를 기체 분리막 모듈 40의 공기 흡입부 52, 기체 분리막 모듈 40의 공기 배출부 54, 펌프 케이스 30의 제1컨테이너 64에 형성된 펌프 케이스의 공기 배출구 78, 공기배출팬의 공기배출유로부 72, 공기배출팬의 공기배출 유로부 72, 공기배출팬의 공기배출부 70 및 하우징 12의 청정공기 배출부 16으로 순차적으로 통과하여 산소 농축기 10의 외부로 가열 공기가 배출되도록 공기 유로가 형성되어 있다.

상기와 같이 형성된 공기 배출 유로를 통해 외부의 신선한 공기를 펌프 케이스 30의 제1 및 제2컨테이너 64 및 66으로 공급하여 진공펌프 36에서 발생되는 열을 냉각시키면서 진공펌프 36의 열을 공기 배출팬 104에 의해 산소 농축기 10의 외부로 배출시키는 구체적인 과정을 설명하면 하기와 같다.

펌프 케이스 30의 제1컨테이너 64에 수납된 기체 분리막 모듈 40은 상기 진공펌프 36의 기체 흡입 펌핑에 의해 상측 및 좌우측에 형성된 공기 흡입부 52로 공기를 흡입하여 제1컨테이너 64의 내부로 공급된 청정한 공기 중에서 산소만을 선택적으로 포집 투과시켜 농축된 산소만을 산소 배출구 50으로 배출하게 된다. 이때, 상기 기체 분리막 모듈 40의 하부측에 위치된 공기 배출부 54로는 소정 양의 산소가 포함된 청정한 공기가 배출되며, 이는 펌프 케이스 30내의 제1컨테이너 64의 하부에 형성되어진 공기 흡입 유로부 76을 통해 제2컨테이너 66측으로 공급된다.

상기 제2컨테이너 60으로 공급되는 공기는 그 내부에 내장된 진공펌프 36을 냉각하게 되며, 가열된 청정 공기는 다시 펌프 케이스 30의 공기 배출구 78, 공기배출팬의 공기 흡입구 74, 공기 배출팬의 공기 배출구 70 및 하우징 12의 청정공기 배출부 16을 통해 외부로 배출된다.

한편, 상기 진공펌프 36의 기체 배출구 58로부터 배출되는 농축된 산소는 펌프 케이스 30의 일측면에 연결된 흡입구 100을 통해 소음기 13으로 들어간다. 상기 소음기 13은 소음기 공기 흡입구 100을 통해 입력되는 농축된 산소의 배출 소음을 저감시켜 소음기 배출구 102에 연결된 제1연결관 86으로 배출한다.

상기 제1연결관 89의 타측에는 도 4a에 도시된 바와 같이 농축산소 배출구 18이 연결되어 있다. 상기 농축산소 배출구 18에는 도 1a에 도시된 바와 같이 헤드셋 연결호스 20이 연결되어 있으며, 상기 헤드셋 연결호스 20의 말단에는 헤드셋 22에 결합된 농축산소 토출구 24가 연결되어 있다.

따라서, 사용자가 도 1a에 도시된 제어 및 표시부 14에 위치된 산소 발생 버튼을 선택하면, 기체 분리막 모듈 40 및 진공펌프 36의 동작에 의해 펌프 케이스 30의 내부로 공급된 공기 중에서 산소만을 분리된 농축산소가 하우징 12의 헤드셋 22에 연결된 헤드셋 산소 토출구 24로 토출되고, 공기 청정 필터 59에 의해 필터링된 공기가 하우징 12의 청정공기 배출부 16으로 배출됨을 알 수 있다.

미리 설정된 시간동안 농축 산소의 발생 동작이 완료되면, 제어부는 자동으로 솔레노이드 밸브 90을 구동하여 제습필터 42의 제습공기 배출구 84와 제3연결관 94를 개방시킨다. 이때, 기체 분리막 모듈 40에 의한 압력과 제습필터 42의 압력차이로 인하여 제습필터 42에 의해 습기가 제거된 외부 공기가 진공펌프 36의 기체 흡입구 56측으로 제공됨으로써 헤드셋 연결호스 20상에 맺힌 결로가 제거된다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따른 실시예서는 산소 농축기의 청정공기 배출부를 하우징의 전면 상단에 구비한 것을 설명하였으나, 하우징의 상부면 또는 후면 등에 형성하여 청정공기를 배출하도록 할 수 있다.

상기한 실시예에서는 단순히 펌프 케이스 30의 외부 공기 흡입구 68로 입력되는 외부 공기를 기체 분리막 모듈 40을 통해 제2컨테이너 66으로 공급하여 진공펌프 36을 냉각하는 것을 설명하였으나, 상기 진공펌프 36의 양측면에 펌프 냉각팬을 부착하여 공기흡입구를 통해 제2컨테이너 66으로 공급된 차가운 공기를 상기 제2컨테이너 66의 내부로 순환시켜 진공펌프 36과 제2컨테이너 66을 냉각시켜 냉각효율을 증대시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 기체 분리막을 이용하여 공기중의 산소만을 선택적으로 투과시킴으로써 산소를 농축하는 산소 농축기에서, 펌프 케이스 내부에 진공펌프를 밀폐 상태로 수납하는 펌프 구동실(제2컨테이너)를 구비하여 진공펌프가 구동될 때 발생되는 구동소음을 차단함으로써 사용자가 산소 농축기를 조용한 분위기에서 효율적으로 이용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 진공펌프의 방사소음 차단 구조를 갖는 산소 농축기에 있어서,

   공기 흡입구 및 공기 배출구가 형성된 제1컨테이너 및 그 하부에 위치되어 제2컨테이너가 일체화되며, 동작 전압의 입력에 의해 상기 공기 흡입구측의 공기를 상기 제1컨테이너의 내부로 공급함과 동시에 상기 제2컨테이너의 내부 공기를 상기 공기 배출구로 배출하는 공기배출 팬이 일측에 부착되어진 펌프케이스와;

   상기 제1컨테이너에 내장되어 상기 공기 흡입구를 통해 제공되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소를 배출함과 동시에 공기를 하부측의 제2컨테이너측으로 배출하는 기체 분리막 모듈과;

   상기 제2컨테이너에 내장되며 제어신호의 입력에 의해 진공압을 발생시켜 일정한 압력으로 상기 기체 분리막 모듈의 고농도 산소를 펌핑하여 외부로 배출하는 진공펌프와;

   상기 펌프 케이스를 수납하는 하우징을 구비하여 상기 진공펌프의 구동소음을 1차적으로 상기 펌프 케이스에 의해 차단하고, 2차적으로 상기 하우징에 의해 상기 진공 펌프의 진동 소음을 차단하는 구조를 갖는 산소 농축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 펌프 케이스의 하단부에 형성되어 있는 상기 제2컨테이너의 외측벽에는 수직 방향으로 이격된 적어도 하나 이상의 진동 소음 제거 리브를 형성하여 제2컨테이너에 수납된 진공펌프의 작동에 의한 진동 소음의 투과 소음을 흡수함을 특징으로 하는 진공펌프의 진동 소음을 차단하는 구조를 갖는 산소 농축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기배출팬은 상기 공기 흡입구측의 공기를 상기 제1컨테이너 내의 기체 분리막 모듈로 공급함과 동시에 제2컨테이너의 내부로 공급하여 진공펌프를 냉각시키고 청정공기를 상기 공기 배출구를 통해 외부로 보낼 수 있는 풍량을 가지고 압력 감소가 적은 시로코 팬임을 진공펌프의 방사소음 차단 구조를 갖는 산소 농축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 펌프케이스는 내부의 제1컨테이너와 제2컨테이너 사이에 및 상기 공기배출 팬이 설치된 상기 제1컨테이너의 일면에는 기체 분리막 모듈의 지지리브 및 공기 배출 유로부를 구비하여 진공펌프의 반사소음을 흡수하도록 구성함을 특징으로 하는 진공펌프의 방사소음 차단구조를 갖는 산소 농축기.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 펌프 케이스의 내부측면 및 하우징의 내부측면 각각에는 진공펌프의 구동소음을 흡수하도록 흡음제가 부착되어 있음을 특징으로 하는 진공펌프의 방사소음 차단구조를 갖는 산소 농축기.