KR200341016Y1 - 산소 농축기의 소음기 및 제습기의 조립 구조 - Google Patents

Abstract

기체 분리막 모듈에서 발생된 고농도의 산소를 외부로 배출시 배출소음을 저감시키는 소음기와 외부공기의 습기를 제거하여 산소배출 유로에 형성된 결로를 제거하기 위한 제습기를 용이하게 탈,부착할 수 있도록 하는 구조를 갖는 산소 농축기의 구조가 개시된다. 상기 산소 농축기는, 외부로부터 공급되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소를 배출하는 기체 분리막 모듈 및 제어신호의 입력에 의해 진공압을 발생시켜 일정한 압력으로 기체 흡입구의 기체를 펌핑하여 기체 배출구로 내보내는 진공펌프를 내장한 펌프케이스를 구비한 산소 발생기에 있어서, 하중에 의한 처짐을 방지하기 위한 걸림턱을 상부측에 갖는 원통형의 소음기 및 제습기가 삽입되는 소음기 체결구 및 제습기 체결구를 상기 펌프 케이스에 구비한다.

Description

산소 농축기의 소음기 및 제습기의 조립 구조{FRAME STRUCTURE OF DEHUMIDIFIER AND SILENCER IN OXYGEN THICKENER}

본 고안은 소음기 및 제습기를 가지는 산소 농축기의 조립 구조에 관한 것으로, 특히 기체 분리막 모듈에서 발생된 고농도의 산소를 외부로 배출시 배출소음을저감시키는 소음기와 외부 공기의 습기를 제거하여 산소배출 유로에 형성된 결로를 제거하기 위한 제습기를 용이하게 탈,부착할 수 있도록 하는 구조를 갖는 산소 농축기의 구조에 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 확대되어가고 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.

위 기체 분리막 모듈을 사용하는 산소발생장치들은 고농도산소와 적정유량을 외부로 공급하기 위하여 진공펌프 혹은 압축펌프를 사용하며, 내부에서 발생된 산호를 헤드셋의 산소 토출구까지 배출하기 위한 호스 및 연결관 등을 구비하고 있다. 상기와 같이 진공펌프를 사용하는 장치는 진공펌프의 구동으로 인한 소음이 크기 때문에 조용한 실내공간에서 사용하는데 불편함이 있었다.

예를 들면, 상기 진공펌프는 공기의 흡입송출 시 진공펌프 내부에 있는 플랜저의 왕복운동에 의하여 진동소음을 유발시키며, 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 발생하여 조용한 실내에서 동작시킬 때 그 소음이 문제되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 소음기를 사용하는 종래의 산소 발생장치의 일 예는 대한민국 특허공개 제2002-0042989호등에 개시되어 있다. 상기 공개특허에 개시된 기술은 진공펌프의 작동에 의해 공기 혹은 농축된 고농도의 산소를 연결 호스 및 연결관 등을 통하여 산소 농축기 혹은 헤드셋의 산소 토출구로 공급함으로써 공기 압에 의해 연결 호스 및 연결관 등으로 구성된 관로에서 소음이 발생하였다. 이때, 진공펌프 자체에서 발생되는 소음은 조금 저감시킬 수 있으나, 진공펌프의 구동으로 인한 구동 소음 및 농축된 산소의 배출소음으로 인하여 안정된 사용을 이루지 못하였다.

따라서 본 고안의 목적은 진공펌프의 작동에 의한 공기 배출 소음을 감소시키며, 제습기능을 가지는 산소 농축기의 소음기 및 제습기 조립 구조를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 농축된 산소를 외부로 배출시 발생되는 배출소음을저감시키는 소음기 및 외부공기에 포함된 습기를 제거하는 제습기를 산소 농축기에 용이하게 탈부착할 수 있는 산소 농축기의 소음기 및 제습기 조립 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 외부로부터 공급되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소를 배출하는 기체 분리막 모듈 및 제어신호의 입력에 의해 진공압을 발생시켜 일정한 압력으로 기체 흡입구의 기체를 펌핑하여 기체 배출구로 배출하는 진공펌프를 내장하는 펌프케이스를 구비한 산소 발생기에 있어서, 하중에 의한 처짐을 방지하기 위한 걸림턱을 상부측에 갖는 원통형의 소음기 및 제습기가 삽입되는 소음기 체결구 및 제습기 체결구를 상기 펌프 케이스에 구비함을 특징으로 한다.

상기 소음기 체결구 및 제습기 체결구들 각각은 원의 형상을 가지고 상기 펌프 케이스의 양측에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소음기 체결구 및 제습기 체결구들 각각은 소음기 및 제습기의 외경보다 체결구의 내경을 작게하여 탄성조립이 가능하게 하여 상기 진공펌프가 구동 시 진동에 의한 떨림에 따른 하부로의 처짐을 방지하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 하중에 의한 하부측의 처짐을 방지하기 위한 걸림턱이 상부측에 형성된 원통형의 소음기 및 제습기를 펌프 케이스의 좌우측에 형성된 원 형상의 소음기 체결구 및 제습기 체결구에 삽입하여 탄성조립할 수 있어 진공펌프에서 배출되는 산소의 배출 소음을 상기 소음기로 저감시킬 수 있다. 또한, 외부로부터 상기 펌프 케이스로 공급되는 공기 중에 포함된 습기를 제거할 수있다.

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

도 2a 및 도 2b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 펌프 케이스 및 그 주변 부품의 결합관계를 나타낸 도면들이다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 바람직한 실시예에 따른 소음기의 정면도 및 A-A선 단면도를 나타낸 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 제습기의 정면도, A-A선 단면도 및 B-B선 단면도이다.

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 구성 및 이들에 대한 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 상태를 표시하기 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 하우징의 내부로 공급하기 위한 외부 공기 흡입부 28이 형성되고, 내부에서 발생된 농축 산소가 배출되는 농축산소 배출구 18이 하우징 12 상단부의 중앙에 위치되며, 그 하측면에는 헤드셋 걸이부 26이 고정 결합되어 있다. 상기 농축산소 배출구 18에는 헤드셋 22의 산소 토출구 24에 연결되어진 연결관 20의 일측이 연결되어 그로부터 공급되는 농축산소를 상기 산소 토출구 24로 배출한다.

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

또한, 상기 산소 농축기 10은 제어표시부 12에 놓여진 동작 버튼을 선택함으로써 그 내부에 설치된 진공펌프, 공기배출팬 및 솔레노이드 밸브를 선택적으로 작동시켜 농축된 산소 혹은 습기가 제거된 공기를 농축 산소 배출구 18로 배출한다. 이때, 도 1b의 공기흡입부 28로는 외부공기가 흡입되어 하우징 12의 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 연결된 헤드셋 22의 산소 토출구 24로 배출된다. 따라서, 헤드셋 22를 착용하고 있는 사용자의 코 주변에 농축산소가 배출됨으로 두뇌를 맑게 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지고 농축된 산소를 배출하는 산소 농축기 10은 산소 배출소음을 저감시키는 소음기 및 외부로부터 그 내부로 공급되는 공기중에 포함된 습기를 제거하는 제습기를 내장하고 있는데, 상기 소음기 및 제습기를 내부에 체결하는 구조를 살피면 아래와 같다.

도 2a 및 도 2b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 산소 농축기의 펌프 케이스 및 그 주변 부품의 결합관계를 나타낸 도면으로서, 제습기 11, 소음기 13, 좌우측에 제습기 체결구 42, 소음기 체결구 44가 형성된 펌프 케이스 30의 구성을 제외한 부품들에 대한 내용은 본원 발명자 "이현희, 임태규 및 모창연" 등에 의해 고안되어 2003년 11월 12일자로 실용신안등록출원된 실용 제2003-0035346호(산소 농축기)에 상세하게 설명되어 있다. 따라서, 제습기 11 및 소음기 13의 구성의 체결에 관계된 내용만이 상세하게 설명될 것이므로, 그 이외의 산소 발생 동작에 대하여서는 위 선출원의 내용을 참조 바란다.

우선 도 2a 및 도 2b의 구성을 간략하게 살펴보면 아래와 같다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 펌프 케이스 30의 내부의 상측 및 하부측에 각각 마련된 제1컨테이너 64 및 제2컨테이너 66의 내부에는 기체 분리막 모듈 및 진공펌프가 수납되어 있다. 상기 펌프 케이스 30의 좌우측에 상부에는 제습기 체결구 42 및 소음기 체결구 44들이 탄성 조립 구조로 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 두 개의 체결구 42 및 44는 원의 형상을 갖되, 일부가 절개되어 그 상부측으로부터 제습기 11과 소음기 13을 탄성 조립하도록 되어 있다.

상기 펌프 케이스 30의 제1컨테이너 64의 내부에 수납된 기체 분리막 모듈의 산소배출구에 연결된 제4연결관 92의 타측은 T형 연결관 96의 일측에 연결되어 있다. 또한, 펌프 케이스 30에는 도 2b에 도시된 바와 같이 공기배출팬 모터 106과 일체화된 공기배출팬 104가 결합되어 있다. 상기 공기 배출팬 모터 106이 동작되어공기 배출팬 104가 회전되면 펌프 케이스 30의 공기 흡입구 68을 통한 외부 공기를 내부 제1컨테이너 64의 기체 분리막 모듈로 공급함과 동시에 제1 및 제2컨테이너 64, 66의 내부로 순환되는 공기를 흡입하여 펌프 케이스 30의 공기 배출부 70으로 배출하게 된다. 이때, 상기와 같은 공기 배출팬 104는 시로코 팬을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제습기 11의 공기배출구 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 진공펌프의 기체 흡입구 에 연결되어 있다.

따라서, 상기 솔레노이드 밸브 90이 구동되어 결로 제거 모드로 동작되면, 상기 제습기 11에 의해 제습된 외부 공기가 제2연결관 88, 솔레노이드 밸브 90, 제3연결관 94, 제5연결관 98을 통해 펌프 케이스 30 내의 제2컨테이너 66에 수납된 진공펌프의 기체 흡입구로 제공된다. 이때, 상기 진공펌프는 기체 흡입구로 입력되는 제습된 공기를 흡입하여 기체 배출구로 송출한다. 따라서, 상기 제습된 공기는 상기 진공펌프의 기체 배출구에 접속된 소음기 13의 공기 흡입구 100, 소음기 13의 원통형 실린더, 소음기의 공기 배출구 102, 제1연결관 86 및 이에 연결된 연결 호스를 통해 최종적으로는 헤드셋 22의 산소 토출구 24까지 송출되어 각종 연결관 및연결 호스에 맺힌 결로가 제거된다.

한편, 소음기 13의 공기 흡입구 100은 연결관을 통해 상기 진공펌프의 기체 배출구에 연결되어 있으며, 소음기 13의 공기 배출구 102는 제1연결관 86을 통해 하우징 12에 결합되는 농축산소 배출구 18에 연결되어 있다. 따라서, 상기 진공펌프가 작동하여 기체 분리막 모듈에 의해 농축된 고농도의 산소가 상기 소음기 13의 공기 흡입구 100, 소음기 13의 실린더, 공기 배출구 102 및 제1연결관 86 등의 기체 유로를 통하여 외부로 배출되게 된다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 바람직한 실시예에 따른 소음기 11의 정면도 및 A-A선 단면도를 나타낸 도면이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 고안에 따른 소음기 13은 일정한 두께를 지닌 형태로 혼합공기 및 농축가스의 출입이 가능하도록 원통형으로 구성되어 상부 및 하부측 각각에 공기 배출구 102와 공기 흡입구 100이 형성되며, 외경의 상부측에는 상기 소음기 체결구 44와 연계되어 하부 처짐을 방지하기 위한 걸림턱 112가 형성되어 있다. 또한, 상기 공기 흡입구 100은 원통형으로 제작되는 소음기 13의 원통 내부로 신장되어 물 등의 액체가 흡입구 100 측으로 드레인되는 것을 방지하기 위한 드레인 억제기(drain suppression) 110이 형성되어 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 제습기 11의 정면도, A-A선 단면도이다. 도 4a 및 도 4를 참조하면, 본 고안의 제습기 11은 소음기 13과 마찬가지로 일정한 두께를 지닌 형태로 공기의 출입이 가능하도록 원통형으로 구성되어 상부 및 하부측에 공기 흡입구 82와 공기 배출구 84가 형성되어 있으며, 외경의 상부측에는 제습기 체결구 42와 연계되어 하부 처짐을 방지하기 위한 걸림턱 114가 형성되어 있다. 그리고, 제습기 11의 내부에는 흡입된 공기를 정화하기 위한 적어도 하나 이상의 부직포 118을 구비하고 있으며, 제습기 11내 공간 유 및 부직포 118들간의 고정을 위한 고정리브 120이 형성되어 있다. 그리고, 상기 부직포 118들 사이에는 공기중의 수분을 쉽게 흡착할 수 있는 제습물질 116이 채워져 있다. 상기 제습기 13의 입구쪽(덮개 혹은 뚜껑)에는 충분한 흡입면적을 가지도록 다수의 구멍이 형성되어 있다.

상기 도 3a 및 도 3b와 같이 구성된 소음기 13와 도 4a 및 도 4b와 같이 구성된 제습기 11은 삽입관을 응용한 팽창형으로 일정한 두께를 갖는 원통형의 실린더로서, 외벽에는 도 2a 및 도 2b에 도시된 소음기 체결구 44 및 제습기 체결구 42들 각각에 삽입되어 고정되는 걸림턱 112 및 114들이 각각 형성되어 있다.

실린더 상부에 구비된 상기 소음기 13의 걸림턱 112 및 제습기 11의 114는 소음기 13과 제습기 11이 상기 소음기 체결구 44 및 제습기 체결구 42에 삽입되어 결합되었을 때, 자중에 의한 처짐이 발생되지 않게 하는 구조를 갖는다. 또한, 실린더의 하부측에는 걸림턱이 존재하지 않음으로 인하여 상부방향으로의 강제 이탈이 가능하여 소음기 13 및 제습기 11의 교환을 용이하게 한다.

상기 소음기 체결구 44 및 제습기 체결구 42는 대칭 구조를 가지고 상기 펌프 케이스 30의 양측에 형성되어 있으며, 상기 소음기 체결구 44 및 제습기 체결구 42들의 상부는 걸림턱을 응용하여 소음기 13 및 제습기 11에 형성된 걸림턱 112, 114를 고정하는 역할을 한다.

이때, 상기 소음기 13 및 제습기 11의 외경보다 펌프 케이스 30의 양측에 위치한 소음기 체결구 44 및 제습기 체결구 42의 내경을 작게하여 체결구 44, 42들 자체의 탄성력에 의해서 탄성 결합을 이루게 하여 진공펌프의 구동 진동에 의한 이음을 방지하는 조립 구조를 갖는다.

상술한 바와 같이 본 고안은 기체 분리막 모듈 및 진공펌프를 사용하는 산소 발생기에서 소음기와 제습기를 고정하는 구조로서, 펌프 케이스의 양측에 탄성력이 양호한 소음기 체결구 및 제습기 체결구를 형성하고, 소음기와 제습기의 상단에만 걸림턱을 형성하여 상기 체결구들에 결합되었을 때 자중에 의한 하단부로의 처짐을 방지함과 동시에 탈착이 용이하여 진다. 또한, 진공펌프 구동 시 진동에 의한 떨림에 따른 처짐을 방지하기 위하여 소음기 및 제습기의 외경보다 펌프 케이스의 양측에 형성된 체결구의 내경을 작게하여 탄성 조립이 가능하게 하여 진동에 의한 이음을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 외부로부터 공급되는 공기 중의 산소를 선택적으로 투과시켜 고농도의 산소를 배출하는 기체 분리막 모듈 및 제어신호의 입력에 의해 진공압을 발생시켜 일정한 압력으로 기체 흡입구의 기체를 펌핑하여 기체 배출구로 배출하는 진공펌프를 내장하는 펌프케이스를 구비한 산소 발생기에 있어서,

   하중에 의한 처짐을 방지하기 위한 걸림턱을 상부측에 갖는 원통형의 소음기 및 제습기가 삽입되는 소음기 체결구 및 제습기 체결구를 상기 펌프 케이스에 구비함을 특징으로 하는 산소 농축기의 소음기 및 제습기의 조립 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 소음기 체결구 및 제습기 체결구들 각각은 상기 펌프 케이스에 일체로 형성된 것임을 특징으로 하는 산소 농축기의 소음기 및 제습기의 조립 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 소음기 체결구 및 제습기 체결구들 각각은 소음기 및 제습기의 외경보다 체결구의 내경을 작게하고 탄성조립이 가능토록 하여 상기 진공펌프가 구동 시 진동에 의한 떨림에 따른 하부로의 처짐을 방지함을 특징으로 하는 산소 농축기의 소음기 및 제습기의 조립 구조.