KR200342601Y1 - 산소발생장치 - Google Patents

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KR200342601Y1
KR200342601Y1 KR20-2003-0036898U KR20030036898U KR200342601Y1 KR 200342601 Y1 KR200342601 Y1 KR 200342601Y1 KR 20030036898 U KR20030036898 U KR 20030036898U KR 200342601 Y1 KR200342601 Y1 KR 200342601Y1
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서정우
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Abstract

본 고안의 산소발생장치는 외부로부터 공기를 받아들이는 공기흡입구(10), 공기흡입구로부터 유입된 공기를 압축시키는 진공펌프(20), 진공펌프(20)와 연결되어 유입된 공기의 먼지와 수분을 필터링시키고, 진공펌프(20)에 의한 공기압에 의해 발생된 소음을 제거시키는 필터(30), 제1유로(42)와 제2유로(42)에 각각 연결되어 공기에 포함된 질소를 흡착 내지 탈착하는 제올라이트가 충진된 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b), 제1유로(42)와 제2유로(44)를 선택적으로 개방하여 필터(30)로부터 필터링된 공기를 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b)로 이송시켜 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 질소를 흡착하여 고농도의 산소를 배출시키거나 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 탈착된 질소를 질소배출구로 배출시키는 솔레노이드밸브(50) 및 필터(30)를 통과한 공기의 일부를 분기관(32)에 의해 분기시켜 분기된 공기와 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b)로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하여 사용자의 제어에 의해 산소의 농도를 사용자가 원하는 기준농도로 낮추어 산소배출구로 배출시키는 오리피스조인트(60)로 구성된다.

Description

산소발생장치{oxygen generator}
본 고안은 산소발생장치에 관한 것으로, 특히 배출되는 산소의 농도 및 유량을 사용자가 용이하게 조절할 수 있고, 적정한 농도의 산소를 공급하는 산소발생장치에 관한 것이다.
최근 들어 자동차 매연 등의 대기환경오염의 증가와 도심 속의 공기 중의 산소 농도 감소로 인한 현대병 등의 증가로 인하여 실내에 산소 농도가 높은 신선한 공기를 공급하는 산소발생장치의 필요성이 증가되고 있다.
가정용 정수기, 에어컨, 차량용 산소발생장치, 실내환기용 산소발생장치의 응용이 확대되고 있다.
일반적으로 산소를 발생하는 방법으로는 투과속도 차이를 이용하는 기체분리막 방법과 흡착제를 이용하는 방법 등이 있다.
기체분리막 방법은 막에 대한 선택적인 기체투과 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.
흡착제를 이용하는 방법은 PSA(Pressure Swing Adsorption)기술, 즉 제올라이트라는 흡착제 베드를 이용하여 질소를 흡착시켜 고농도의 산소를 발생시킨다.
종래의 PSA를 이용한 산소발생장치는 산소배출구로 배출되는 산소의 농도나 산소의 유량을 사용자가 임의로 조절할 수 없어 산소배출구로 배출되는 산소의 농도가 높을 경우 산소중독과 같은 부작용을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
또한 종래의 산소발생장치는 공기를 흡입하기 위해 진공펌프를 사용하는 데, 이러한 진공펌프에 의한 공기압에 의해 산소배출구 및 질소배출구를 통해 공기배출시 소음이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
본 고안의 목적은 산소배출구로 배출되는 산소의 농도나 산소의 유량을 사용자가 조절하여 적정한 농도의 산소를 산소배출구로 배출할 수 있는 산소발생장치를 제공하는 데 있다.
본 고안의 다른 목적은 산소배출구 및 질소배출구 전단에 소음기를 구비하므로써 공기배출시 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 산소발생장치를 제공하는 데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 산소배출구를 통해 배출되는 산소농도가 높은 공기를 가습발생부를 사용하여 다량의 습기를 함유하는 산소를 사용자에게 공급해 주는 산소발생장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 고안의 산소발생장치의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10...공기흡입구 20...진공펌프
30...필터 40a,40b...제올라이트베드
50...솔레노이드밸브 60...오리피스조인트
70...유량조절기 80a,80b...소음기
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 산소발생장치는 제올라이트를 사용하여 고농도의 산소를 생성하여 배출시키는 산소발생장치에 있어서,
외부로부터 공기를 받아들이는 공기흡입수단; 공기흡입수단으로부터 유입된 공기를 압축시키는 진공펌프; 진공펌프와 연결되어 유입된 공기의 먼지와 수분을 필터링시키고, 진공펌프에 의한 공기압에 의해 발생된 소음을 제거시키는 필터수단; 제1유로와 제2유로에 각각 연결되어 공기에 포함된 질소를 흡착 내지 탈착하는 제올라이트가 충진된 제1, 제2제올라이트베드; 제1유로와 제2유로를 선택적으로 개방하여 필터수단으로부터 필터링된 공기를 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드로 이송시켜 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드 중 어느 한 베드에서 질소를 흡착하여 고농도의 산소를 배출시키거나 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드 중 어느 한 베드에서 탈착된 질소를 질소배출구로 배출시키는 솔레노이드밸브; 및 필터수단을 통과한 공기의 일부를 분기관에 의해 분기시켜 분기된 공기와 제1, 제2제올라이트베드로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하여 사용자의 제어에 의해 산소의 농도를 사용자가 원하는 기준농도로낮추어 산소배출구로 배출시키는 오리피스조인트를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 산소발생장치는 산소배출구 전단에 산소유량조절수단을 더 구비하여 사용자의 제어에 의해 상기 산소배출구로 배출되는 산소 토출량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 산소발생장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 고안의 산소발생장치의 구성도이다.
도 2의 본 고안의 산소발생장치는 외부로부터 공기를 받아들이는 공기흡입구(10), 공기흡입구로부터 유입된 공기를 압축시키는 진공펌프(20), 진공펌프(20)와 연결되어 유입된 공기의 먼지와 수분을 필터링시키고, 진공펌프(20)에 의한 공기압에 의해 발생된 소음을 제거시키는 필터(30), 제1유로(42)와 제2유로(42)에 각각 연결되어 공기에 포함된 질소를 흡착 내지 탈착하는 제올라이트가 충진된 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b), 제1유로(42)와 제2유로(44)를 선택적으로 개방하여 필터(30)로부터 필터링된 공기를 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b)로 이송시켜 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 질소를 흡착하여 고농도의 산소를 배출시키거나 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 탈착된 질소를 질소배출구로 배출시키는 솔레노이드밸브(50) 및 필터(30)를 통과한 공기의 일부를 분기관(32)에 의해 분기시켜 분기된 공기와 제1,제2제올라이트베드(40a,40b)로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하여 사용자의 제어에 의해 산소의 농도를 사용자가 원하는 기준농도로 낮추어 산소배출구로 배출시키는 오리피스조인트(60)로 구성된다.
본 고안의 산소발생장치는 산소배출구 전단에 산소유량조절부(70)를 더 구비하여 사용자의 제어에 의해 산소배출구로 배출되는 산소 토출량을 제어한다.
또한 본 고안의 산소발생장치는 산소배출구 전단과 질소배출구 전단에 각각 소음기(80a,80b)를 더 구비하여 진공펌프(20)에 의한 공기압에 의해 발생된 소음의 발생을 제거할 수 있으며, 산소배출구 다음단에 습기를 배출시키는 가습발생부(90)를 더 구비하여 산소배출구로부터 배출되는 산소에 가습발생부(90)로부터 배출되는 습기를 혼합시켜 습기를 포함한 산소를 배출시킬 수 있다.
상기의 구성에 따른 본 고안인 산소발생장치의 동작은 다음과 같다.
공기흡입구(10)는 본 고안인 산소발생장치의 외측에 구비되어 외부로부터 공기를 받아들인 역할을 한다. 공기흡입구(10)는 외측에 덮개로 형성되어 있으며, 인조합성섬유로 만든 여과지 또는 필터 등으로 구성되어 외부로부터 유입되는 먼지 등의 불순물이나 냄새 등을 포함하는 각종 유해가스와 화학성분을 흡착시켜 제거할 수 있다.
진공펌프(20)는 공기흡입구(10)와 연결되어 공기흡입구(10)로부터 받아들인 공기를 압축하여 내부로 공급한다. 진공펌프(20)의 하부에 방진고무를 두어 진공펌프 구동시 발생되는 진동을 흡수할 수 있도록 한다.
필터(30)는 진공펌프(20)와 연결되어 공기를 필터링하는 수분필터로 구성되어 공기 중의 수분을 제거하고, 동시에 진공펌프(20)에 의한 공기압에 의해 발생되는 소음을 제거할 수 있도록 소음기의 역할을 병행하도록 구성한다.
제올라이트베드(40a,40b)는 질소를 흡착하는 분말상의 제올라이트가 충진되어 있는 데, 제올라이트베드(40a,40b)로 입력되는 공기의 습도가 높으면 제올라이트는 질소와 흡착하지 않고 수분과 흡착되게 되어 높은 순도의 산소를 발생시키지 못하므로 필터(30)에 의해 반드시 공기 중의 수분을 제거하여야 한다.
필터(30)를 통해 유입된 수분이 제거된 공기는 외부신호에 따라 솔레노이드밸브(50)에 의해 경로가 선택된다. 즉, 솔레노이드밸브(50)는 제1유로(42)와 제2유로(44)를 선택적으로 개방하여 필터(30)로부터 필터링된 공기를 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b)로 이송시켜 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 질소를 흡착하여 고농도의 산소를 배출시키거나 제1제올라이트베드(40a) 또는 제2제올라이트베드(40b) 중 어느 한 베드에서 탈착된 질소를 질소배출구로 배출시킨다.
예를 들어 솔레노이드밸브(50)에 의해 제1유로(42)가 선택되어 제1유로(42)가 개방되면 제2유로(44)는 차단되고, 제1유로(42)를 통해 필터(30)를 통과한 수분이 제거된 공기는 제1제올라이트베드(40a)로 공기가 유입되어 제1제올라이트베드(40a)에 충진된 제올라이트는 유입된 공기 중에 잔존하는 질소와 흡착하여 고농도의 산소를 배출시킨다. 이때 외부 신호에 의해 제1유로(42)가 차단되고, 제2유로(44)가 개방되면 제2제올라이트베드(40b)에 의해 발생된 질소를 제2유로(44)를 통해 질소배출구로 질소를 배출시킨다.
상기와 같은 동작에 의해 솔레노이드밸브(50)는 교호적으로 제1유로(42) 또는 제2유로(44)를 개방시켜 두개의 제올라이트베드들 중 어느 한 베드에서는 고농도의 산소를 배출시키고, 나머지 베드에서는 질소를 배출시킨다.
오리피스조인트(60)는 필터(30)를 통과한 공기의 일부를 분기관(32)에 의해 분기시켜 분기된 공기와 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b)로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하여 사용자의 제어에 의해 산소의 농도를 사용자가 원하는 기준농도로 낮추어 산소배출구로 배출시킨다. 즉, 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b)로부터 배출되는 산소의 농도는 90% 이상의 고농도를 배출하게 되며, 이러한 고농도의 산소를 사용자가 흡입하게 되면 산소중독과 같은 부작용을 초래할 수 있으므로 산소의 농도가 낮은 필터(30)로부터 유입된 공기와 제1, 제2제올라이트베드(40a,40b)로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하고 사용자에 의해 분기관(32)으로 유입되는 공기의 양을 제어하여 산소의 농도를 30% 내지 45%의 적정한 농도로 제어하여 산소배출구로 배출되도록 하여 산소중독 등의 부작용을 예방하며, 집중력 향상 및 피로회복과 같은 산소공급효과를 유효하게 할 수 있다.
사용자는 산소 흡입시 산소배출구 전단에 설치되는 산소유량조절부(70)에 의해 산소배출구로 배출되는 산소 토출량을 제어할 수 있다.
본 고안의 산소발생장치는 산소배출구 전단과 질소배출구 전단에 각각 소음기(80a,80b)를 더 구비하여 진공펌프(20)에 의한 공기압에 의해 발생된 소음의 발생을 제거할 수 있다. 소음기(80a,80b)와 소음제거도 가능한 필터(30)는 모두 입구관과 확장관의 면적 차이에 의하여 발생되는 임피던스 부정합에 의한 반사파 현상에 의하여 소음 감소를 유발하게 되며, 입구관과 확장관의 단면적비에 의해 투과손실의 최대치의 크기가 결정되며, 입사하는 음파의 파장에 대한 확장관의 길이의 비에 따라 투과손실의 산과 골이 나타나는 위치가 결정된다. 또한 입구관과 확장관의 발생 위치에 따른 소음 감소의 효과를 이룰 수 있다. 즉, 진공펌프(20)에 의해 산소배출구 또는 질소배출구로 배출되는 산소 또는 질소는 관로 상을 따라 이동되다가 급격한 체적 확장이 이루어진 소음기 내에서 유속이 급속히 감소되고 동시에 유동이 교란 및 반사되어 기체의 흐름과정에서 발생되는 소음이 현저하게 상쇄 및 억제된다.
본 고안의 산소발생장치는 산소배출구 다음단에 습기를 배출시키는 가습발생부(90)를 더 구비하여 산소배출구로부터 배출되는 산소에 가습발생부(90)로부터 배출되는 습기를 혼합시켜 습기를 포함한 산소를 배출시킬 수도 있다.
가습발생부(90)는 습기를 배출시키기 위해 물과 같은 액체를 사용하거나 이 액체에 아로마 향을 첨가하여 실내의 불쾌한 냄새를 제거시킬 수도 있다.
본 고안의 산소발생장치는 산소배출구로 배출되는 산소의 농도나 산소의 유량을 사용자가 조절하여 적정한 농도의 산소를 산소배출구로 배출시킬 수 있고, 산소배출구 및 질소배출구 전단에 소음기를 구비하므로써 공기배출시 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 산소배출구를 통해 배출되는 산소농도가 높은 공기를 가습발생부를 사용하여 다량의 습기를 함유하는 산소를 사용자에게 공급시켜 줄 수 있다.

Claims (4)

  1. 제올라이트를 사용하여 고농도의 산소를 생성하여 배출시키는 산소발생장치에 있어서,
    외부로부터 공기를 받아들이는 공기흡입수단;
    상기 공기흡입수단으로부터 유입된 공기를 압축시키는 진공펌프;
    상기 진공펌프와 연결되어 유입된 공기의 먼지와 수분을 필터링시키고, 상기 진공펌프에 의한 공기압에 의해 발생된 소음을 제거시키는 필터수단;
    제1유로와 제2유로에 각각 연결되어 공기에 포함된 질소를 흡착 내지 탈착하는 제올라이트가 충진된 제1, 제2제올라이트베드;
    상기 제1유로와 제2유로를 선택적으로 개방하여 상기 필터수단으로부터 필터링된 공기를 상기 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드로 이송시켜 상기 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드 중 어느 한 베드에서 질소를 흡착하여 고농도의 산소를 배출시키거나 상기 제1제올라이트베드 또는 제2제올라이트베드 중 어느 한 베드에서 탈착된 질소를 질소배출구로 배출시키는 솔레노이드밸브; 및
    상기 필터수단을 통과한 공기의 일부를 분기관에 의해 분기시켜 분기된 공기와 상기 제1, 제2제올라이트베드로부터 배출되는 산소의 농도가 높은 공기를 혼합하여 사용자의 제어에 의해 산소의 농도를 사용자가 원하는 기준농도로 낮추어 산소배출구로 배출시키는 오리피스조인트를 구비한 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 산소발생장치는 상기 산소배출구 전단에 산소유량조절수단을 더 구비하여 사용자의 제어에 의해 상기 산소배출구로 배출되는 산소 토출량을 제어하는 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 산소발생장치는 상기 산소배출구 전단과 질소배출구 전단에 각각 소음기를 더 구비하여 상기 진공펌프에 의해 발생된 공기압에 의해 발생된 소음의 발생을 제거하는 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 산소발생장치는 상기 산소배출구 다음단에 습기를 배출시키는 가습발생수단을 더 구비하여 상기 산소배출구로부터 배출되는 산소에 상기 가습발생수단으로부터 배출되는 습기를 혼합시켜 습기를 포함한 산소를 배출시키는 것을 특징으로 하는 산소발생장치.
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