KR20040012176A - 산소발생기의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

산소발생기의 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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KR20040012176A
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에이엔비 주식회사
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    • C01B13/0262—Physical processing only by adsorption on solids characterised by the adsorbent
    • C01B13/027—Zeolites

Abstract

본 발명에 따른 산소발생기의 제어장치는, 흡착제가 내부에 구비된 다수대의 흡착탑과, 상기 흡착탑에서 배출되는 산소의 압력 및 유량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터 하단의 상기 다수대의 흡착탑을 연결하는 배관 사이에 구비되어 세정 작업시 고압의 산소를 타 흡착탑에 유입시키는 체크 밸브와, 상기 흡착탑에 압축공기를 공급하는 공기압축기가 포함되는 산소발생기에 있어서,
상기 다수대의 흡착탑의 출구 또는 입구측 배관으로부터 각각 연결되어 상기 흡착탑 내부의 압력에 의해 개폐되는 다수대의 압력 체크 밸브와, 상기 압력 체크 밸브와 연결되어 상기 압력 체크 밸브의 개폐에 따라 상기 다수대의 흡착탑 중 하나의 흡착탑에만 상기 압축공기를 유입시키는 공압 밸브와, 상기 압력 체크 밸브와 병렬로 연결되어 상기 공압 밸브 및 압력 체크 밸브 사이의 잔존하는 압력을 소거시키는 다수대의 압력 소거 밸브가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기적 에너지의 공급 없이 흡착탑 내부의 압력에 의해 상기 흡착탑에 압축공기가 유입되는 것을 제어하여 2대의 흡착탑에서 산소를 연속적으로 발생시킴으로써 시스템 자체가 단순화 되고, 전기적 에너지의 소비가 절약되며, 전체 시스템이 단순해짐에 의해 제품의 불량율을 줄일 수 있고, 제조원가의 절감효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

산소발생기의 제어장치 및 제어방법{control apparatus of oxygen generator and control method of thereof}
본 발명은 산소발생기에 관한 것으로, 특히 2대의 흡착탑을 교환 작동시키는데 있어, 외부의 전기적 에너지의 공급 없이 흡착탑의 압력에 의해 상기 흡착탑을 자동으로 반복 순환하여 가동시킴으로써 고농도의 산소를 발생할 수 있도록 하는 산소발생기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 산소발생기는 대기중에 포함된 21%의 산소를 분리하여 사용자에게 공급할 수 있도록 한 것으로, 물을 전기분해하는 방식, 화학물질의 반응에 의한 방식 등을 이용할 수 있으나, 이러한 방식들은 취급상의 번거러움과 안정성이 낮다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 근래에는 대기로부터 산소를 분리하는 방법으로 압력스윙흡착법 (Press Swing Adsorption : PSA), 막분리법(membrane), 저온 액화 분리법등이 이용되고 있으며, 특히 흡착 및 탈착시키는 과정을 수행하는 방식 즉, PSA법을 사용하여 산소를 분리 공급하는 산소발생기가 주로 이용되며, 상기 산소발생기는 대기중에서 산소를 분리 농축하는 장치로 제올라이트(Zeolite)라 불리는 흡착제가 소정의 기체분자를 흡착시키는 성질을 이용한다.
대기중 약 80%를 차지하는 질소는 산소보다 상기 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 상기 제올라이트가 충전된 흡착탑에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 기체는 상기 흡착탑 출구로 배출된다. 이로 인해 배출된 기체의 주성분으로 산소를 얻게 되는 것이다.
상기의 질소흡착과정은 가압기체를 소정의 흡착제 즉, 제올라이트를 통과시킴으로써 질소만이 흡착되고 나머지 기체는 통과시켜 공기중의 산소를 분리하여 얻는 과정으로, 이 때 흡착제인 제올라이트는 질소가 흡착되어 성능이 격감하므로 질소를 그로부터 분리(탈착)하여 원래의 성능을 회복시켜 주어야 한다. 이 과정이 세정과정으로 흡착제에 흡착된 질소를 생산된 산소의 일부를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착제를 세정하여 흡착능 기능을 회복시키게 된다.
따라서, 종래의 산소발생기는 통상 2탑 1압축기방식으로 1대의 공기압축기와 2대의 흡착탑을 사용하며, 이러한 방식은 각 흡착탑을 교차적으로 압축, 세정하여 농축된 산소를 생산한다.
도 1은 종래의 산소발생기의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 1을 참조하여 종래의 산소발생기의 구성을 설명하면 다음과 같다.
종래의 산소발생기는 공기중의 산소를 분리해 내는 2대의 흡착탑(10, 10')과, 상기 흡착탑(10, 10')에서 배출되는 산소의 압력 및 유량을 제어하는 레귤레이터(11)(regulator)와, 상기 레귤레이터(11) 하단의 상기 양 흡착탑(10, 10')을 연결시키는 배관 사이에 구비되어 세정 작업시 고압의 산소를 타 흡착탑에 유입시키는 체크 밸브(12)와, 상기 흡착탑(10, 10')에 압축공기를 공급하는 1대의 공기압축기(14)와, 상기 흡착탑(10, 10')과 공기압축기(14)를 연결하는 배관에 구비된 솔레노이드 밸브(13, 13')와, 상기 솔레노이드 밸브(13, 13')의 작동을 제어하는 제어부(15)와, 상기 제어부(15) 및 공기압축기(14)를 작동시키기 위한 전기에너지 공급부(17)가 포함되어 구성된다.
상기 종래의 산소발생기의 동작을 설명하면, 먼저 공기압축기(14)를 통해 압축된 공기가 상기 2대의 흡착탑(10, 10') 중 일측의 흡착탑(10)에 공급된다. 이 때 상기 압축 공기가 유입되는 쪽의 흡착탑(10)으로 연결된 배관에 설치된 솔레노이드 밸브(13)는 개방되고, 타측 흡착탑으로 연결된 배관에 설치된 솔레노이드 밸브(13 )는 닫혀 있다.
따라서, 상기 압축공기는 개방된 솔레노이드 밸브(13)를 거쳐 일측의 흡착탑(10)에 유입되며, 상기 압축 공기가 흡착제(제올라이트)로 충전된 상기 흡착탑(10)을 통과하면서, 강 흡착 성분인 질소는 흡착제에 흡착되고, 약 흡착 성분인 산소는 그대로 통과하게 된다. 이는 상기 흡착탑(10)이 강 흡착 성분인 질소로 포화되면서 상기 흡착탑(10)으로의 압축 공기 공급이 중단되게 된다.
상기 압축 공기의 공급이 중단되는 시기는 상기 제어부(15)에서 판단하게 되며, 이는 상기 흡착탑(10) 내부의 압력을 측정하거나, 또는 압축 공기가 공급되는 시간을 측정함으로써 결정된다.
상기 제어부는 일반적으로 일정한 압력 또는 시간에 맞게 상기 솔레노이드 밸브(13, 13')를 작동시키게끔 프로그래밍된 전산장치가 사용된다.
상기 제어부(15)의 판단에 의해 상기 개방된 솔레노이드 밸브(13)가 닫히면서 상기 흡착탑(10)으로의 압축 공기 공급이 중단되면, 그와 동시에 닫혀있던 타측의 솔레노이드 밸브(13')가 개방되어 그 방향의 밸브에 의해 연결된 타측의 흡착탑(10')으로 상기 압축공기가 유입된다.
또한, 상기 질소로 포화된 고압상태의 흡착탑(10)은 입구가 열리어 감압되며 질소의 탈착이 이루어지며 상기 감압이 끝나면, 타측의 흡착탑(10')에서 생성된 고압의 산소가 상기 체크밸브(12)를 통해 상기 일측의 흡착탑(10)으로 유입되어 상기 흡착탑(10)을 세정하게 된다.
이 때 타측의 흡착탑(10')에서는 계속 압축공기가 공급되며 질소로 포화 될 때까지 공정이 진행되며, 상기 타측의 흡착탑(10')이 질소로 포화되게 되면 상기 제어부가 상기 타측의 흡착탑(10') 방향의 솔레노이드 밸브(13')를 닫게하여 압축 공기의 공급을 중단한다.
상기 솔레노이드 밸브(13')가 닫히게 되면, 반대측의 솔레노이드 밸브(13)는 개방되며 이에 의해 상기 세정된 흡착탑(10)은 다시 압축공기가 공급되어 산소를 발생하게 된다.
이와 같은 일련의 공정은 상기 제어부(15)에 의해 반복적으로 수행되며, 따라서 연속적으로 산소를 발생시키게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 산소발생기에 있어서, 산소를 연속적으로 발생시키기 위해서는 상기 솔레노이드 밸브(13, 13')를 일정한 조건에 맞게 개폐되도록 프로그래밍된 전산장치(16)가 구비된 제어부(15)가 반드시 필요하게 되는데, 이 경우 시스템 자체가 복잡해지게 되며, 그 뿐 아니라 전기적 에너지의 소비도 증가되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로, 흡착탑에서 일정한 압력이 형성되면, 상기 압력에 의해 압력 체크 밸브가 개폐되어 상기 흡착탑에 압축공기가 유입되는 것을 제어하게 됨으로써, 전기적 에너지의 공급 없이 2대의 흡착탑에서 산소를 연속적으로 발생시키는 산소발생기의 제어장치 및 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 산소발생기의 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어장치가 채용된 산소발생기의 구성을 나타내는 구성도.
도 3은 상기 공압 밸브의 일 실시예의 구성을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20 : 일측의 흡착탑10', 20' : 타측의 흡착탑
11, 21 : 레귤레이터12, 22 : 체크 밸브
13, 13': 솔레노이드 밸브14 : 공기 압축기
15 : 제어부 16 : 전산장치
17 : 전기에너지 공급부23, 23' : 압력 체크 밸브
24 : 공압 밸브25, 25' : 압력 소거 밸브
30, 30' : 유입구31, 31' : 배출구
32 : 개폐제어수단33, 33' : 돌출부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 산소발생기의 제어장치는, 흡착제가 내부에 구비된 다수대의 흡착탑과, 상기 흡착탑에서 배출되는 산소의 압력 및 유량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터 하단의 상기 다수대의 흡착탑을 연결하는 배관 사이에 구비되어 세정 작업시 고압의 산소를 타 흡착탑에 유입시키는 체크 밸브와, 상기 흡착탑에 압축공기를 공급하는 공기압축기가 포함되는 산소발생기에 있어서,
상기 다수대의 흡착탑의 출구 또는 입구측 배관으로부터 각각 연결되어 상기 흡착탑 내부의 압력에 의해 개폐되는 다수대의 압력 체크 밸브와, 상기 압력 체크 밸브와 연결되어 상기 압력 체크 밸브의 개폐에 따라 상기 다수대의 흡착탑 중 하나의 흡착탑에만 상기 압축공기를 유입시키는 공압 밸브와, 상기 압력 체크 밸브와 병렬로 연결되어 상기 공압 밸브 및 압력 체크 밸브 사이의 잔존하는 압력을 소거시키는 다수대의 압력 소거 밸브가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 체크 밸브는 상기 압력 체크 밸브와 연결된 상기 흡착탑 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 상승된 경우 상기 흡착탑에서 생성된 고압의 산소가 유입되어 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공압 밸브는 상기 다수대의 흡착탑으로 각각 압축공기가 유입되는 다수개의 유입구와, 상기 다수대의 흡착탑에서의 포화된 질소가 각각 배출되는다수개의 배출구와, 상기 압력 체크 밸브로부터 유입된 고압의 산소에 의해 상기 다수개의 유입구 및 배출구의 개폐를 제어하는 개폐제어수단이 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐제어수단은 상기 다수개의 흡착탑 중 하나의 흡착탑에만 압축공기가 유입되고, 소정의 압력 이상으로 상승된 흡착탑 내부의 질소는 배출되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 산소발생기의 제어방법은, 흡착제가 내부에 구비된 다수대의 흡착탑을 통해, 상기 다수대의 흡착탑을 반복적으로 가압 및 감압함으로써 연속하여 산소를 발생시키도록 하는 산소발생기의 제어방법에 있어서,
상기 다수대의 흡착탑 중 소정의 흡착탑에 공기가 유입되어 산소가 분리 배출되면서 상기 소정의 흡착탑의 압력이 상승되는 단계와, 상기 소정의 흡착탑의 압력이 일정 값 이상으로 상승하여 상기 흡착탑에서 생성된 고압의 산소가 상기 소정의 흡착탑과 연결된 압력 체크 밸브로 유입되어 상기 압력 체크 밸브가 개방되는 단계와, 상기 압력 체크 밸브로부터 유입된 고압의 산소에 의해 공압 밸브가 작동되어 상기 소정의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 닫히고, 이와 동시에 상기 소정의 흡착탑과 연결된 질소가스 배출구가 개방되는 단계와, 상기 공압 밸브의 작동에 의해 상기 소정의 흡착탑을 제외한 나머지 흡착탑 중 하나의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 개방되어 이를 통해 상기 흡착탑으로 공기가 유입되는 단계가 포함되며, 상기 단계가 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 체크 밸브와 병렬로 연결된 압력 소거 밸브에 의해 상기 공압 밸브 및 압력 체크 밸브 사이의 잔존하는 압력이 소거되는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기적 에너지의 공급 없이 흡착탑 내부의 압력에 의해 상기 흡착탑에 압축공기가 유입되는 것을 제어하여 2대의 흡착탑에서 산소를 연속적으로 발생시킴으로써 시스템 자체가 단순화 되고, 전기적 에너지의 소비가 절약되는 장점이 있다.
또한, 전체 시스템이 단순해짐에 의해 제품의 불량율을 줄일 수 있으며, 제조원가의 절감효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어장치가 채용된 산소발생기의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 제어장치가 채용된 산소 발생기의 구성을 설명하면 다음과 같다.
단, 본 발명에 의한 제어장치가 채용된 산소발생기에 있어 흡착탑의 수는 특정한 수로 한정되지 않으며, 다만 도 2의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 흡착탑의 수를 2개로 하여 설명하고 있다.
따라서, 상기 흡착탑의 수가 다수개가 적용된 산소발생기라 하더라도 본 발명에 의한 제어장치가 그 개념의 변동 없이 그래도 채용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진자에 대하여 자명한 것이다.
도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 제어장치가 채용된 산소발생기는, 공기로부터 질소를 흡착하여 산소를 분리 생성하는 흡착제가 내부에 구비된 2대의 흡착탑(20, 20')과, 상기 흡착탑(20, 20')에서 배출되는 산소의 압력 및 유량을 제어하는 레귤레이터(21)와, 상기 레귤레이터(21) 하단의 상기 양 흡착탑(20, 20')을 연결하는 배관 사이에 구비되어 세정 작업시 고압의 산소를 타 흡착탑에 유입시키는 체크 밸브(22)와, 상기 흡착탑(20, 20')에 압축공기를 공급하는 공기압축기(미도시)와, 상기 2대의 흡착탑(20, 20')을 통해 반복적으로 산소를 생산하도록 상기 흡착탑(20, 20')의 공기 유입을 제어하는 제어 밸브부로 구성된다.
여기서, 상기 제어 밸브부는 상기 양 흡착탑(20, 20')의 출구 또는 입구측 배관으로부터 각각 연결되어 상기 흡착탑(20, 20') 내부의 압력에 의해 개폐되는 2개의 압력 체크 밸브(23, 23')와, 상기 압력 체크 밸브(23, 23')와 연결되어 상기 압력 체크 밸브(23, 23')의 개폐에 따라 상기 2대의 흡착탑(20, 20') 중 하나의 흡착탑에만 상기 압축공기를 유입시키는 공압 밸브(24)와, 상기 압력 체크 밸브(23, 23')와 병렬로 연결되어 상기 공압 밸브(24) 및 압력 체크 밸브(23, 23') 사이의 잔존하는 압력을 소거시키는 2개의 압력 소거 밸브(25, 25')가 포함되어 구성됨을 그 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 제어장치가 채용된 산소발생기의 동작 및 상기 산소발생기의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 공기압축기(미도시)를 통해 압축된 공기가 상기 공압 밸브(24)를 거쳐상기 2대의 흡착탑(20, 20') 중 일측의 흡착탑(20)에 공급된다.
여기서, 상기 공압 밸브(24)는 상기 양 흡착탑(20, 20')으로 각각 압축공기가 유입되도록 하는 2개의 유입구(30, 30')와, 상기 양 흡착탑(20, 20')에서의 포화된 질소가 배출되도록 하는 2개의 배출구(31, 31') 및 상기 한 쌍의 유입구(30, 30')와 배출구(31, 31')를 소정의 조건에 의해 개폐시키는 개폐제어수단(32)으로 구성되어 있다.
상기와 같이 산소발생기의 일측의 흡착탑(20)에 최초로 압축공기가 유입되는 경우에는 상기 공압 밸브(24)의 개폐제어수단(32)은 동작하지 않고, 상기 일측의 흡착탑(20)과 연결된 유입구(30)를 통해 상기 압축공기가 공급되게 된다.
단, 이 경우 타측의 흡착탑(20')과 연결된 유입구(30')는 닫혀 있는 상태에 있으므로, 상기 압축공기가 상기 타측의 흡착탑(20')으로는 유입되지 않는다.
이에 따라, 상기 압축공기가 상기 공압 밸브(24)의 개방된 유입구(30)를 통해 일측의 흡착탑(20)에 유입되면, 상기 압축공기는 흡착제(제올라이트)로 충전된 상기 흡착탑(20)을 통과하면서, 강 흡착 성분인 질소는 흡착제에 흡착되고, 약 흡착 성분인 산소는 그대로 통과하게 된다. 이를 통해 고 농도의 산소를 생산할 수 있게 되는 것이며, 여기서 배출되는 산소는 상기 레귤레이터(21)를 통하여 최종적으로 원하는 상태로 얻어지게 된다.
이렇게 상기 일측의 흡착탑(20)에 유입되는 압축공기는 상기 일측의 흡착탑(20) 내부가 강 흡착 성분인 질소로 포화되면서 공급이 중단되며, 상기 압축 공기의 공급이 중단되어야 하는 시기는 사용자가 판단하여 결정할 수 있는데, 상기흡착탑(20)내부의 압력이 소정의 값 이상으로 상승하여 상기 흡착탑(20) 내부의 흡착제가 질소로 포화 되었다면, 더 이상 산소를 생산 할 수 없게 되므로 그 때 상기 압축공기의 공급을 중단하게 된다. 이하에서는 상기 압축공기의 공급이 중단되는 과정을 살펴보도록 한다. 단, 상기 소정의 값은 흡착탑의 용량 및 압축공기의 유량 등에 의해 변할 수 있는 것이므로 특정한 값으로 한정할 수는 없다.
상기 일측의 흡착탑(20) 내부의 압력이 소정의 값 이상으로 상승되면, 상기 일측의 흡착탑(20)의 출구 또는 입구측 배관으로부터 연결된 압력 체크 밸브(23)로 상기 일측이 흡착탑(20)에서 생성된 상기 소정의 값을 갖는 고압의 산소가 유입되게 되므로, 이 때 상기의 압력에 의해 상기 압력 체크 밸브(23)는 개방되게 된다.
즉, 상기 압력 체크 밸브(23)는 볼과 스프링 또는 판형 디스크 등을 구성되어 있어, 일정한 압력 이상이 가해질 경우에만 개방되며, 이에 따라 상기 소정의 값 이상의 압력을 갖는 일측의 흡착탑(20)에서 생성된 고압의 산소는 상기 압력 체크 밸브(23)를 통과할 수 있는 것이다.
상기와 같이 상기 압력 체크 밸브(23)의 개방에 의해 상기 압력 체크 밸브(23)를 통과한 상기 일측의 흡착탑(20)에서 생성된 고압의 산소는 상기 공압 밸브(24)로 유입되며, 이 때 상기 공압 밸브(24)의 개폐제어수단(32)이 작동되게 된다.
도 3은 상기 공압 밸브의 일 실시예의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하여 상기 공압 밸브의 일 실시예의 구성을 설명하면, 상기 공압 밸브(32)는 상기 양 흡착탑(20, 20')으로 각각 압축공기가 유입되는 2개의유입구(30, 30')와, 상기 양 흡착탑(20, 20')에서의 포화된 질소가 배출되는 2개의 배출구(31, 31')와, 상기 압력 체크 밸브(23)로부터 유입된 고압의 산소에 의해 일측의 흡착탑(20)과 연결된 배출구(31) 및 타측의 흡착탑(20')과 연결된 유입구(30 )를 개방시키고, 이와 동시에 일측의 흡착탑(20)과 연결된 유입구(30)와 타측의 흡착탑(20')과 연결된 배출구(31')를 닫히게 하는 개폐제어수단(32)이 포함되어 구성된다.
상기 개폐제어수단(32)은 상기와 같은 동작을 하기 위하여, 전체적으로 상기 공압 밸브(24)의 길이보다 약간 길게 형성되어 있어 상기 공압 밸브(24) 좌, 우측 외부로 돌출되는 돌출부(33, 33')가 존재하게 되고, 또한 상기 공압 밸브(24) 내부를 관통하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각의 흡착탑(20, 20')으로 연결된 상기 유입구(30, 30') 및 배출구(31, 31')가 개폐되는 상태를 도시하고 있다.
도 3a에서 도시된 바와 같이 상기 공압 밸브(24)의 일측으로 돌출된 상기 돌출부(33)가 외부 압력에 의해 눌러지는 경우 일측의 흡착탑(20)과 연결된 배출구(31) 및 타측의 흡착탑(20')과 연결된 유입구(30')를 개방시키고, 이와 동시에 일측의 흡착탑(20)과 연결된 유입구(30)와 타측의 흡착탑(20')과 연결된 배출구(31')를 닫히게 한다.물론 상기 공압 밸브(24)의 타측으로 돌출된 상기 돌출부(33')가 외부 압력에 의해 눌러지는 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이 타측의 흡착탑(20')과 연결된 배출구(31') 및 일측의 흡착탑(20)과 연결된 유입구(30)를 개방시키고, 이와 동시에 타측의 흡착탑(20')과 연결된 유입구(30')와 일측의 흡착탑(20)과 연결된 배출구(31)를 닫히게 한다.
여기서, 상기 돌출부(33, 33')는 상기 압축 체크 밸브(23, 23')와 연결된 배관 내부에 위치하고 있으며, 따라서 상기 압력 체크 밸브(23)의 개방에 의해 상기 압력 체크 밸브(23)를 통과한 상기 일측의 흡착탑(20)에서 생성된 고압의 산소는 상기 돌출부(33)를 가압하게 되며 이에 따라 상기에서 설명한 바와 같이 상기 개폐제어수단(32)이 작동되게 되는 것이다.
상기에 설명한 상기 공압 밸브(24)는 하나의 실시예에 불과하며 상기와 같은 동작을 하며 그 형태가 다른 공압 밸브가 다수 존재할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 대해 자명하다.
즉, 상기 실시예는 소정의 값 이상의 압력을 갖는 일측의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 닫히고, 이와 동시에 상기 소정의 흡착탑과 연결된 질소가스 배출구가 개방되며, 또한 상기 소정의 흡착탑을 제외한 나머지 흡착탑 중 하나의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 개방되어 이를 통해 상기의 흡착탑으로 공기가 유입되도록 동작하는 공압 밸브를 설명하는 것이며, 상기와 같이 동작하는 공압 밸브는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다.
이와 같이 상기 개폐제어수단(32)이 작동되면 상기 일측의 흡착탑(20)으로 공급되던 압축공기가 타측의 흡착탑(20')으로 공급되게 되며, 상기 일측의 흡착탑(20) 내부의 포화된 질소는 상기 일측의 흡착탑(20)과 연결된 배출구(31)가 개방됨에 따라 상기 배출구(31)를 통해 배출되게 된다.
이에 따라, 상기 질소로 포화된 고압상태의 흡착탑(20)은 상기 배출구(31)를통해 감압되며 질소의 탈착이 이루어지며 상기 감압이 끝나면, 타측 흡착탑(20')에서 생성된 고압의 산소가 상기 체크밸브(22)를 통해 상기 흡착탑(20)으로 유입되어 상기 흡착탑(20)을 세정하게 된다.
이 때 타측의 흡착탑(20')에서는 계속 압축공기가 공급되며 질소로 포화 될 때까지 공정이 진행되며, 상기 타측의 흡착탑(20')이 질소로 포화되게 되어 소정의 압력 이상이 되면 상기에서 설명한 바와 같이 상기 타측의 흡착탑(20')의 출구 또는 입구측 배관으로부터 연결된 상기 압력 체크 밸브(23')로 상기 타측의 흡착탑(20')에서 생성된 상기 소정의 값을 갖는 고압의 산소가 유입되게 되므로, 이 때 상기의 압력에 의해 상기 압력 체크 밸브(23')는 개방되게 된다.
또한, 상기 압력 체크 밸브(23')가 개방되면, 이에 의해 상기 고압의 산소가 상기 공압 밸브(24)로 유입되며 결국 상기 개폐제어수단(32)을 작동하게 된다.
즉, 상기 공압 밸브(24)의 타측으로 돌출된 상기 돌출부(33')가 상기 타측 흡착탑(20')에서 생성된 고압의 산소에 의해 눌러지게 되어 타측의 흡착탑(20')과 연결된 배출구(31') 및 일측의 흡착탑(20)과 연결된 유입구(30)를 개방시키고, 이와 동시에 타측의 흡착탑(20')과 연결된 유입구(30')와 일측의 흡착탑(20)과 연결된 배출구(31)를 닫히게 한다.
여기서, 상기 압력 체크 밸브(23, 23')와 병렬로 연결된 압력 소거 밸브(25, 25')에 의해 상기 공압 밸브(24) 및 압력 체크 밸브(23, 23') 사이의 잔존하는 압력이 소거되므로 상기 공압 밸브(24)의 개폐제어수단(32)의 동작을 더욱 원활하게 한다.
이와 같은 일련의 공정은 상기 제어장치 즉, 상기 압력 체크 밸브(23, 23'), 공압 밸브(24) 및 압력 소거 밸브(25, 25')에 의해 반복적으로 수행되며, 따라서 연속적으로 산소를 발생시키게 되는 것이다.
이상에서와 같은 본 발명에 의한 산소발생기의 제어장치 및 제어방법에 따르면, 전기적 에너지의 공급 없이 흡착탑 내부의 압력에 의해 상기 흡착탑에 압축공기가 유입되는 것을 제어하여 2대의 흡착탑에서 산소를 연속적으로 발생시킴으로써 시스템 자체가 단순화 되고, 전기적 에너지의 소비가 절약되는 장점이 있다.
또한, 전체 시스템이 단순해짐에 의해 제품의 불량율을 줄일 수 있으며, 제조원가의 절감효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 흡착제가 내부에 구비된 다수대의 흡착탑과, 상기 흡착탑에서 배출되는 산소의 압력 및 유량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터 하단의 상기 다수대의 흡착탑을 연결하는 배관 사이에 구비되어 세정 작업시 고압의 산소를 타 흡착탑에 유입시키는 체크 밸브와, 상기 흡착탑에 압축공기를 공급하는 공기압축기가 포함되는 산소발생기에 있어서,
    상기 다수대의 흡착탑의 출구 또는 입구측 배관으로부터 각각 연결되어 상기 흡착탑 내부의 압력에 의해 개폐되는 다수대의 압력 체크 밸브와,
    상기 압력 체크 밸브와 연결되어 상기 압력 체크 밸브의 개폐에 따라 상기 다수대의 흡착탑 중 하나의 흡착탑에만 상기 압축공기를 유입시키는 공압 밸브와,
    상기 압력 체크 밸브와 병렬로 연결되어 상기 공압 밸브 및 압력 체크 밸브 사이의 잔존하는 압력을 소거시키는 다수대의 압력 소거 밸브가 포함되는 것을 특징으로 하는 산소발생기의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 체크 밸브는 상기 압력 체크 밸브와 연결된 상기 흡착탑 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 상승된 경우 상기 흡착탑에서 생성된 고압의 산소가 유입되어 개방되는 것을 특징으로 하는 산소발생기의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공압 밸브는 상기 다수대의 흡착탑으로 각각 압축공기가 유입되는 다수개의 유입구와, 상기 다수대의 흡착탑에서의 포화된 질소가 각각 배출되는 다수개의 배출구와, 상기 압력 체크 밸브로부터 유입된 고압의 산소에 의해 상기 다수개의 유입구 및 배출구의 개폐를 제어하는 개폐제어수단이 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 산소발생기의 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 개폐제어수단은 상기 다수개의 흡착탑 중 하나의 흡착탑에만 압축공기가 유입되고, 소정의 압력 이상으로 상승된 흡착탑 내부의 질소는 배출되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 산소발생기의 제어장치.
  5. 흡착제가 내부에 구비된 다수대의 흡착탑을 통해, 상기 다수대의 흡착탑을 반복적으로 가압 및 감압함으로써 연속하여 산소를 발생시키도록 하는 산소발생기의 제어방법에 있어서,
    상기 다수대의 흡착탑 중 소정의 흡착탑에 공기가 유입되어 산소가 분리 배출되면서 상기 소정의 흡착탑의 압력이 상승되는 단계와,
    상기 소정의 흡착탑의 압력이 일정 값 이상으로 상승하여 상기 흡착탑에서 생성된 고압의 산소가 상기 소정의 흡착탑과 연결된 압력 체크 밸브로 유입되어 상기 압력 체크 밸브가 개방되는 단계와,
    상기 압력 체크 밸브로부터 유입된 고압의 산소에 의해 공압 밸브가 작동되어 상기 소정의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 닫히고, 이와 동시에 상기 소정의 흡착탑과 연결된 질소가스 배출구가 개방되는 단계와,
    상기 공압 밸브의 작동에 의해 상기 소정의 흡착탑을 제외한 나머지 흡착탑 중 하나의 흡착탑과 연결된 압축공기 유입구가 개방되어 이를 통해 상기 흡착탑으로 공기가 유입되는 단계가 포함되며, 상기 단계가 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 산소발생기의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 압력 체크 밸브와 병렬로 연결된 압력 소거 밸브에 의해 상기 공압 밸브 및 압력 체크 밸브 사이의 잔존하는 압력이 소거되는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 산소발생기의 제어방법.
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