KR20040085270A - Nitrogen generator, and method for generating nitrogen using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공기중의 질소를 부화하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 유입공기로부터 산소를 제거하고 질소를 부화하여 공급하게 되는 질소발생장치, 및 이를 통한 질소발생방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method for enriching nitrogen in the air, and more particularly, to a nitrogen generating device for removing oxygen from the external inlet air and enriching nitrogen to supply, and a method for generating nitrogen through the same.
일반적인 기체 분리법으로는 크게 화학반응법과, 전기분해법, 및 물리적 분리법 등이 이용되고 있으며, 물리적 분리법에는 기체의 물질에 대한 극성의 차이와 기체분자 크기의 상이성을 이용하여 기체를 분리하는 막분리 방식과, 결정성 고체 화합물의 흡탈착 원리를 이용하여 기체를 분리하는 압력진동흡착(Pressure swing Adsorption; 이하 'PSA방식'이라 함) 기술이 있다.As a general gas separation method, a chemical reaction method, an electrolysis method, and a physical separation method are mainly used, and in the physical separation method, a membrane separation method is used to separate a gas by using a difference in polarity and gas molecule size. And pressure swing adsorption (hereinafter, referred to as "PSA method") technology for separating gas using the adsorption-desorption principle of the crystalline solid compound.
일반적으로 고순도의 질소는 여러 화학공정과 제강, 제련 및 기타 산업용도로 사용된다. 공기를 분리하여 질소를 생산하는 방법에도 상기와 같은 다양한 기술이 알려져 있으나, 비교적 적은 양의 질소를 생산하는 데는 저온 공기분리 플랜트를 이용하는 것보다 PSA방식을 이용하는 것이 경제성이 훨씬 높은 장점이 있다.Generally, high purity nitrogen is used in many chemical processes and in steelmaking, smelting and other industrial applications. Although various techniques as described above are known in the method of separating nitrogen to produce air, there is an advantage that the PSA method is much more economical than using a low temperature air separation plant to produce a relatively small amount of nitrogen.
기체분리를 위한 통상의 PSA 공정에서는, 공급공기를 높은 흡착압력으로 통과시켜 흡착베드가 보다 쉽게 흡착할 수 있는 성분으로서 질소나 산소를 선택적으로 흡착하도록 되어 있다. 그 후에 흡착베드를 낮은 탈착압력으로 감압하여 상기의 보다 쉽게 흡착할 수 있는 성분, 즉 질소 또는 산소를 상기 흡착베드로부터 탈착시켜 제거하고 공기를 다시 공급하여 흡착베드 내에서 상기 흡착 및 탈착과정이 반복적으로 이루어지도록 하게 된다.In a conventional PSA process for gas separation, the feed air is passed through a high adsorption pressure to selectively adsorb nitrogen or oxygen as a component that the adsorbent bed can adsorb more easily. Thereafter, the adsorption bed is depressurized to a low desorption pressure to remove the more easily adsorbable components, ie, nitrogen or oxygen from the adsorption bed, and the air is supplied again to repeat the adsorption and desorption process in the adsorption bed. To be done.
99.5%의 순도를 가지는 질소를 생산하기 위한 일 예로, PSA 공정에서는 빠른 순환공정에서 속도에 선택성이 있는 탄소분자체(Carbon Molecule Shieves; CMS)를 흡착제로 사용한다. 탄소분자체(CMS)는 보다 쉽게 흡착할 수 있는 성분으로서 산소를 선택적으로 흡착하여, 흡착압력에서 -40℉와 같이 비교적 낮은 이슬점을 가지는 질소를 생산하게 된다.For example, in order to produce nitrogen having a purity of 99.5%, PSA process uses carbon molecular sieve (CMS), which is a selectivity in speed, in a fast circulation process, as an adsorbent. Carbon molecular sieve (CMS) is a more easily adsorbable component to selectively adsorb oxygen, producing nitrogen having a relatively low dew point such as -40 ° F at the adsorption pressure.
그러나, 종래에는 질소 생성을 위해 외부 유입공기로부터 질소를 분리하기 전 흡입공기 속에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조기가 별도로 분리 설치되므로 전체적인 설치공간을 크게 차지하여 공간적인 면과 비용적인 면에서 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 종래에는 흡착베드에 공급공기를 통과시키면서 그로부터 질소를 부화하여 이를 전량 공급하고 다시 외부공기를 공급받아 질소를 부화하는 구조로 이루어져 있어 탄소분자체(CMS)를 흡착제로 사용하더라도 상기에서 언급한 수준보다 더 높은 고순도의 질소를 공급하는 것은 사실상 불가능하였다.However, in the related art, since the dryer is separately installed to remove moisture contained in the intake air before separating nitrogen from the external inlet air for nitrogen generation, the space occupies the entire installation space and efficiency in terms of space and cost. There was a problem falling. In addition, conventionally, the feed air is passed through the adsorption bed, and the nitrogen is enriched therefrom to supply the whole amount, and the external air is supplied to enrich the nitrogen. Thus, even when using carbon molecule (CMS) as the adsorbent, the level mentioned above It was virtually impossible to supply higher, higher purity nitrogen.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 케이스 내에 흡착칼럼과 드라이칼럼을 모두 내장시킨 질소발생장치를 제공하여 시스템의 소형화와, 그로 인한 공간적인 효율성 형상 및 비용절감 효과를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by providing a nitrogen generating device having both the adsorption column and dry column in one case to reduce the size of the system, thereby resulting in a space efficiency shape and cost reduction effect The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 공급공기로부터 질소를 부화하고 이 부화된 질소의 일정량을 시스템 내에 순환시켜 다시 유입되는 외부공기와 혼합된 상태로 공급되도록 함으로써 공급공기 내 질소 함유량을 보다 높여 초고순도의 질소 부화가 가능하도록 한 질소발생장치, 및 이를 통한 질소발생방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the present invention incubates nitrogen from the supply air and circulates a certain amount of the enriched nitrogen in the system so that it is supplied in a mixed state with external air introduced again, thereby increasing the nitrogen content in the supply air to increase the ultra-high purity nitrogen enrichment. It is an object of the present invention to provide a nitrogen generating apparatus and a method for generating nitrogen through the same.
도 1은 본 발명에 따른 질소발생장치의 구성을 도시한 정면도1 is a front view showing the configuration of the nitrogen generating apparatus according to the present invention
도 2는 도 1에 따른 질소발생장치의 좌측면도Figure 2 is a left side view of the nitrogen generating device according to Figure 1
도 3은 도 1에 따른 질소발생장치의 우측면도3 is a right side view of the nitrogen generating apparatus according to FIG.
도 4는 도 1에 따른 질소발생장치의 평면도4 is a plan view of the nitrogen generating apparatus according to FIG.
도 5는 도 1에 따른 질소발생장치의 회로 구성도5 is a circuit configuration diagram of the nitrogen generator according to FIG.
도 6은 도 5에 따른 질소발생장치의 작동 순서도로서, a는 정방향 사이클에 대한 작동 순서도, b는 역방향 사이클에 대한 작동 순서도6 is an operating flowchart of the nitrogen generating apparatus according to FIG. 5, wherein a is an operating flowchart for a forward cycle, and b is an operating flowchart for a reverse cycle.
도 7은 본 발명에 따른 질소발생장치의 다른 일 실시예를 도시한 좌측면도Figure 7 is a left side view showing another embodiment of the nitrogen generating apparatus according to the present invention
도 8은 도 7에 따른 질소발생장치의 회로 구성도8 is a circuit diagram of the nitrogen generating device of FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
101 : 케이스 111,112 : 흡착칼럼101: case 111,112: adsorption column
121,122 : 드라이칼럼 102 : 흡기도관121,122: dry column 102: intake pipe
103a,103b : 배출관 104a,104b : 연결도관103a, 103b: discharge pipe 104a, 104b: connection conduit
102c,105c : 삼방밸브 105 : 급기도관102c, 105c: Three-way valve 105: Air supply pipe
105a,105b : 가지도관 106,108 : 간선파이프105a, 105b: Branch conduit 106,108: Trunk pipe
107 : 우회파이프 108a,108b : 피드백 도관107: bypass pipe 108a, 108b: feedback conduit
131,134 : 에어필터 132,133 : 배기필터131,134: Air filter 132,133: Exhaust filter
141,142,143,144,145,146,147,148 : 솔레노이드밸브141,142,143,144,145,146,147,148: solenoid valve
150 : 제어부 151,152 : 첵크밸브150: control unit 151,152: check valve
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부 유입공기로부터 산소를 흡착 제거하고 질소를 부화하는 흡착제를 내재한 제1 및 제2 흡착칼럼을 포함하는 복수의 흡착칼럼과, 상기 각 흡착칼럼으로부터 이격된 일측에 각 흡착칼럼에 대응하여 상기 유입공기를 드라잉하는 제1 및 제2 드라이칼럼을 포함하는 복수의 드라이칼럼을 구비하고, 상기 각 흡착칼럼과 드라이칼럼이 상호 직렬로 연결되어 하나의 케이스 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 질소발생장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a plurality of adsorption columns including first and second adsorption columns incorporating adsorbents that adsorb and remove oxygen from external inlet air and enrich nitrogen, and spaced apart from the respective adsorption columns. A plurality of dry columns including first and second dry columns for driving the inlet air corresponding to each of the adsorption columns on one side thereof, wherein each of the adsorption columns and the dry columns are connected in series to each other Provided is a nitrogen generator, characterized in that disposed inside.
본 발명의 질소발생장치는, 상기 케이스의 일면을 통해 제1,2 드라이칼럼의 일측으로 분기하여 인입되는 흡기도관, 제1,2 드라이칼럼의 일측으로 상기 흡기도관의 단부에서 분기된 배출관, 상기 제1,2 드라이칼럼과 제1,2 흡착칼럼을 각각 연결하는 연결도관, 상기 제1,2 흡착칼럼으로부터 각각 인출된 가지도관, 상기 각 가지도관이 서로 만나 케이스 외부로 연장된 급기도관, 상기 가지도관 사이를 연결하는 제1 간선파이프, 상기 각 연결도관을 사이를 연결하는 제2 간선파이프, 상기 각종 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.The nitrogen generating device of the present invention, the intake air pipe branched into one side of the first and second dry columns through the one surface of the case, the discharge pipe branched at the end of the intake air pipe to one side of the first, second dry column, the Connecting conduits connecting the first and second dry columns and the first and second adsorption columns, respectively, branch conduits drawn from the first and second adsorption columns, the air supply pipes where the branch conduits meet each other and extend out of the case; And a first trunk pipe for connecting branch branches, a second trunk pipe for connecting the respective connection conduits, and a control unit for controlling opening and closing of the various valves.
본 발명의 질소발생장치는, 제1,2 드라이칼럼에 인입되는 흡기도관의 분기측을 개폐하여 상기 유입공기의 유동방향을 선택적으로 제어하는 삼방밸브, 상기 배출관을 개폐하여 제1,2 드라이칼럼으로부터 배출물들의 유출을 제어하는 솔레노이드밸브, 상기 제1,2 간선파이프의 각 단을 개폐하는 솔레노이드밸브, 상기 각 연결도관에 제1,2 흡착칼럼 측으로 개방된 첵크밸브, 상기 각 연결도관에 상기 첵크밸브를 기준으로 제1,2 흡착칼럼 측에서 분기하여 제2 간선파이프로 연결되는 피드백 도관, 상기 피드백 도관을 개폐하여 제1 또는 제2 흡착칼럼에서 이의 각 상대측 드라이칼럼으로 질소의 순환을 제어하는 솔레노이드밸브, 상기 가지도관의 제1 및 제2 흡착칼럼 측을 선택적으로 개폐하여 상기 급기도관과 연통시키는 삼방밸브를 더 포함한다.Nitrogen generator of the present invention, the three-way valve for selectively controlling the flow direction of the inlet air by opening and closing the branch side of the intake air inlet pipe introduced into the first and second dry column, opening and closing the discharge pipe, the first and second dry column Solenoid valve for controlling the discharge of the discharge from the, solenoid valve for opening and closing each end of the first and second trunk pipe, the check valve open to the first and second adsorption column side to each connection conduit, the shank to each connection conduit A feedback conduit branched from the side of the first and second adsorption columns and connected to the second trunk pipe on the basis of the valve, and controlling the circulation of nitrogen from the first or second adsorption column to its counterpart dry column by opening and closing the feedback conduit; And a three-way valve for selectively opening and closing the solenoid valve and the first and second suction column sides of the branch conduit to communicate with the air supply pipe.
본 발명의 질소발생장치를 이용하여 질소를 발생시키는 방법은, 흡기도관을 통해 케이스 내부로 외부공기가 유입되는 단계, 케이스 내부로 유입된 외부공기를 필터링하여 그로부터 불순물을 제거하는 단계, 상기 정화된 유입공기가 흡기측의 삼방밸브에 의해 제1 드라이칼럼의 내부로 유입되는 단계, 제1 드라이칼럼이 상기 유입공기를 건조시키는 단계, 상기 건조된 유입공기가 제1 연결도관을 통해 상기 제1 드라이칼럼에 대응하여 위치되는 제1 흡착칼럼 내부로 유입되는 단계, 제1 흡착칼럼이 상기 유입된 건조공기로부터 산소를 흡착하여 질소를 부화하는 단계, 제1 흡착칼럼으로부터 유출된 질소를 필터링하여 그로부터 불순물을 제거하는 단계, 제1 흡착칼럼으로부터 연장된 급기도관을 통해 상기 정화된 질소를 케이스 외부로 토출시키는 단계, 제1 흡착칼럼으로부터 유출된 질소 중 일부를 상기 제1 흡착칼럼과 이의 상대측인 제2 흡착칼럼을 연결하는 파이프를 통해 상기 제2 흡착칼럼 내부로 유입시키는 단계, 상기 유입된 질소가 제2 흡착칼럼의 내부를 통과하면서 내재된 흡착제의 표면을 세정하여 소정의 흡착물을 제거하는 단계, 상기 제2 흡착칼럼에 대응하여 위치되는 제2 드라이칼럼 내부의 이물질이 배출관을 통해 배출된 후 상기 제2 흡착칼럼 내 흡착제의 표면으로부터 탈리된 흡착물이 이의 세척에 사용된 질소와 함께 상기 제2 드라이칼럼의 내부로 유입되어 배출관을 통해 배출되는 퍼지 단계, 상기 제2 드라이칼럼을 통한 질소와 흡착물의 배출 후 상기 제2 흡착칼럼과 제2 드라이칼럼을 연결하는 제2 연결도관 및 상기 제2 드라이칼럼의 배출측이 폐쇄되고 상기 제1,2 연결도관을 상호 연결하는 제2 간선파이프가 개방되어 상기 제2 드라이칼럼으로부터 유동된 잔여 질소에 의해 제1 드라이칼럼 내부의 이물질이 배출되고 이어서 상기 제2 흡착칼럼으로부터 역류되는 질소가 제1 흡착칼럼을 세정하여 상기 제1 흡착칼럼 내 흡착제로부터 탈리된 흡착물과 함께 제1 드라이칼럼을 통해 배출되는 릴레이 단계로 이루어진 정방향 사이클과; 상기 흡기도관을 통해 케이스 내부로 외부공기가 유입되는 단계, 케이스 내부로 유입된 외부공기를 필터링하여 그로부터 불순물을 제거하는 단계, 상기 정화된 유입공기가 흡기측의 삼방밸브에 의해 제2 드라이칼럼의 내부로 유입되는 단계, 제2 드라이칼럼이 상기 유입공기를 건조시키는 단계, 상기 건조된 유입공기가 제2 연결도관을 통해 상기 제2 드라이칼럼에 대응하여 위치되는 제2 흡착칼럼 내부에 유입되는 단계, 제2 흡착칼럼이 상기 유입된 건조공기로부터 산소를 흡착하여 질소를 부화하는 단계, 제2 흡착칼럼으로부터 유출된 질소를 필터링하여 그로부터 불순물을 제거하는 단계, 제2 흡착칼럼으로부터 연장된 급기도관을 통해 상기 정화된 질소를 케이스 외부로 토출시키는 단계, 제2 흡착칼럼으로부터 유출된 질소 중 일부를 상기 제1 흡착칼럼과 제2 흡착칼럼을 연결하는 파이프를 통해 상기 제1 흡착칼럼 내부로 유입시키는 단계, 상기 유입된 질소가 제1 흡착칼럼의 내부를 통과하면서 내재된 흡착제의 표면을 세척하여 소정의 흡착물을 제거하는 단계, 상기 제1 흡착칼럼에 대응하여 위치되는 제1 드라이칼럼 내부의 이물질이 배출관을 통해 배출된 후 상기 제1 흡착칼럼 내 흡착제의 표면으로부터 탈리된 흡착물이 이의 세척에 사용된 질소와 함께 제1 드라이칼럼의 내부에 유입되어 배출관을 통해 배출되는 퍼지 단계, 상기 제1 드라이칼럼을 통한 질소와 흡착물의 배출 후 상기 제1 흡착칼럼과 제1 드라이칼럼을 연결하는 제1 연결도관 및 상기 제1 드라이칼럼의 배출측이 폐쇄되고 상기 제1,2 연결도관을 상호 연결하는 제2 간선파이프가 개방되어 상기 제1 드라이칼럼으로부터 유동된 잔여 질소에 의해 제2 드라이칼럼 내부의 이물질이 배출되고 이어서 상기 제1 흡착칼럼으로부터 역류되는 질소가 제2 흡착칼럼을 세정하여 상기 제2 흡착칼럼 내 흡착제로부터 탈리된 흡착물과 함께 제2 드라이칼럼을 통해 배출되는 릴레이 단계로 이루어진 역방향 사이클;을 연속적으로 반복하여 수행된다.Method for generating nitrogen using the nitrogen generating apparatus of the present invention, the step of introducing external air into the case through the intake air pipe, filtering the external air introduced into the case to remove impurities therefrom, the purified Inflow air is introduced into the first dry column by the three-way valve on the intake side, the first dry column to dry the inlet air, the dried inlet air through the first connecting conduit through the first dry Inflowing into the first adsorption column positioned corresponding to the column, adsorbing oxygen from the inflowed dry air to incubate nitrogen, filtering nitrogen outflow from the first adsorption column, and filtering impurities therefrom. Discharging the purified nitrogen to the outside of the case through an air supply pipe extending from the first adsorption column; 1 introducing a portion of the nitrogen discharged from the adsorption column into the second adsorption column through a pipe connecting the first adsorption column and the second adsorption column on the opposite side thereof, wherein the introduced nitrogen is formed in the second adsorption column. Washing the surface of the embedded adsorbent while passing through the inside to remove a predetermined adsorbent, and after the foreign matter inside the second dry column positioned corresponding to the second adsorption column is discharged through the discharge pipe, the second adsorption column A purge step in which the adsorbate desorbed from the surface of the adsorbent is introduced into the second dry column and discharged through the discharge pipe together with the nitrogen used for washing thereof, and after discharge of the nitrogen and the adsorbate through the second dry column, The second connection conduit connecting the second adsorption column and the second dry column and the discharge side of the second dry column are closed to interconnect the first and second connection conduits. The second trunk pipe is opened, and foreign matter inside the first dry column is discharged by residual nitrogen flowing from the second dry column, and then nitrogen flowing back from the second adsorption column washes the first adsorption column. A forward cycle comprising a relay step of discharging through the first dry column together with the adsorbate desorbed from the adsorbent in the first adsorption column; The step of introducing external air into the case through the intake pipe, filtering the external air introduced into the case to remove impurities therefrom, the purified inlet air of the second dry column by the three-way valve on the intake side Introducing the inside, the second dry column is drying the inlet air, the dried inlet air is introduced into the second adsorption column positioned corresponding to the second dry column through a second connecting conduit The second adsorption column absorbs oxygen from the introduced dry air to incubate nitrogen, and the nitrogen flowing out from the second adsorption column is filtered to remove impurities therefrom. The air supply pipe extending from the second adsorption column is removed. Discharging the purified nitrogen to the outside of the case through a portion of the nitrogen discharged from the second adsorption column to the first adsorption Introducing the inside of the first adsorption column through a pipe connecting the column and the second adsorption column, the introduced nitrogen passes through the interior of the first adsorption column to wash the surface of the embedded adsorbent to remove a predetermined adsorbate In the step of removing, foreign matter in the first dry column positioned corresponding to the first adsorption column is discharged through the discharge pipe and the adsorbate desorbed from the surface of the adsorbent in the first adsorption column and the nitrogen used for washing The purge step is introduced into the interior of the first dry column and discharged through the discharge pipe, the first connecting conduit connecting the first adsorption column and the first dry column after the discharge of nitrogen and the adsorbate through the first dry column and the The discharge side of the first dry column is closed and the second trunk pipe which interconnects the first and second connection conduits is opened, and the remaining flowed from the first dry column The foreign matter inside the second dry column is discharged by nitrogen, and then the nitrogen flowing back from the first adsorption column cleans the second adsorption column, thereby removing the second dry column together with the adsorbate desorbed from the adsorbent in the second adsorption column. The reverse cycle consisting of a relay stage discharged through; is performed repeatedly in succession.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 질소발생장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the nitrogen generating apparatus according to the present invention in detail.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 질소발생장치의 구성을 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1에 따른 질소발생장치의 좌측면도이며, 도 3은 도 1에 따른 질소발생장치의 우측면도이고, 도 4는 도 1에 따른 질소발생장치의 평면도이다.1 is a front view showing the configuration of the nitrogen generator according to the present invention, Figure 2 is a left side view of the nitrogen generator according to Figure 1, Figure 3 is a right side view of the nitrogen generator according to Figure 1, 4 is a plan view of the nitrogen generating apparatus according to FIG. 1.
도시된 바와 같이, 본 발명의 질소발생장치는 케이스(101) 내부에 복수의 흡착칼럼(111)(112)을 나란하게 배열하고, 각 흡착칼럼(111)(112)으로부터 이격된 일측에 상기 흡착칼럼(111)(112)에 대응되게 드라이칼럼(121)(122)을 배치하여 하나의 케이스(101) 내에 복수의 흡착칼럼(111)(112)과 드라이칼럼(121)(122)을 모두 내장시킨 구조를 제공한다.As shown, the nitrogen generating apparatus of the present invention arranges a plurality of adsorption columns 111 and 112 side by side in the case 101, the adsorption on one side spaced from each adsorption column (111, 112). The dry columns 121 and 122 are disposed to correspond to the columns 111 and 112 so that a plurality of the adsorption columns 111 and 112 and the dry columns 121 and 122 are embedded in one case 101. To provide a structure.
본 발명에서 흡착칼럼(111)(112)과 드라이칼럼(121)(122)의 수량은 제한이 없으며, 이하 설명되는 일 실시예에서는 그 수량을 각각 2개씩 배치하여 설명하기로 한다.In the present invention, the quantity of the adsorption columns 111 and 112 and the dry columns 121 and 122 is not limited, and in the embodiment described below, two quantities of the adsorption columns 111 and 112 will be described.
제1 흡착칼럼(111)과 제2 흡착칼럼(112)은 흡착제로서 각각 탄소분자체(CMS)가 내재되어 있으며, 이는 외부로부터 유입된 공급공기에서 산소를 흡착하고 질소를 부화하게 된다. 본 발명에서 제1,2 흡착칼럼(111)(112)에 내재되는 흡착제는 상기 탄소분자체(CMS) 이외에도 활성탄(Activated carbon)이나 알루미나(Alumina), 또는 제오라이트(Zeolite) 등을 이용할 수 있다. 또한, 제1,2 드라이칼럼(121)(122)은 건조제로서 실리카겔(Silica gel)이나 활성탄(Activated carbon), 또는 알루미나(Alumina) 등이 선택적으로 내재되며, 이는 외부로부터 유입된 공급공기에서 수분을 흡수하여 드라잉된 공기로 제공하게 된다.The first adsorption column 111 and the second adsorption column 112 have carbon molecules (CMS) embedded therein as adsorbents, which adsorb oxygen and incubate nitrogen in the supply air introduced from the outside. In the present invention, the adsorbent included in the first and second adsorption columns 111 and 112 may use activated carbon, alumina, zeolite, or the like in addition to the carbon molecular material (CMS). In addition, the first and second dry columns 121 and 122 may optionally include silica gel, activated carbon, alumina, or the like as a desiccant, and may contain moisture in supply air introduced from the outside. It absorbs and provides the dried air.
본 발명의 질소발생장치에서 제1,2 흡착칼럼(111)(112)의 사이에는 케이스(101)의 일면을 통해 인입된 도관(102; 이하 '흡기도관'이라 함)이 하강 연장한 후, 양방향으로 분기하여 제1,2 드라이칼럼(121)(122)의 하단으로 각각 인입된다. 상기 흡기도관(102)에는 외부 유입공기 속에 포함된 먼지 등의 불순물을 제거하기 위한 에어필터(131)가 구비되고, 제1,2 드라이칼럼(121)(122)으로 인입되는 각 분기단(102a)(102b)에서 배출관(103a)(103b)이 각각 분기되어 이 배출관(103a)(103b)의 끝단에 상기 제1,2 드라이칼럼(121)(122)에서 건조 후 발생된 물질들을 여과하여 배출시키는 배기필터(132)(133)가 구비되며, 상기 제1,2 분기단(102a)(102b)의 입구측에는 이들 분기단(102a)(102b)에서 배기필터(132)(133)로 운반되는 배출물질들의 흐름을 제어하기 위한 개폐용 솔레노이드밸브(141)(142)가 구비된다.In the nitrogen generating device of the present invention between the first and second adsorption columns 111 and 112, the conduit 102 introduced through one surface of the case 101 (hereinafter referred to as the intake pipe) is extended downward, Branching in both directions is introduced into the lower end of the first and second dry columns 121, 122, respectively. The air intake pipe 102 is provided with an air filter 131 for removing impurities such as dust contained in external inlet air, and each branch end 102a introduced into the first and second dry columns 121 and 122. Discharge pipes (103a) and (103b) branched in each of the (102b) and discharged by filtering the substances generated after drying in the first and second dry columns (121, 122) at the ends of the discharge pipe (103a, 103b) Exhaust filters 132 and 133 are provided, which are conveyed from the branch ends 102a and 102b to the exhaust filters 132 and 133 on the inlet side of the first and second branch ends 102a and 102b. Opening and closing solenoid valves 141 and 142 for controlling the flow of the discharge material is provided.
드라잉(drying) 후 건조된 공기가 토출되는 제1,2 드라이칼럼(121)(122)의 상단에는 각각 도관(104a,104b; 이하 '제1,2 연결도관'이라 함)이 인출되어 서로 대응하는 제1,2 흡착칼럼(111)(112)의 상단으로 각각 인입되고, 제1,2 흡착칼럼(111)(112)의 하단에 다시 도관(105a,105b; 이하 '가지도관'이라 함)이 인출된 후 이들 가지도관(105a,105b)이 만나 하나의 도관(105; 이하 '급기도관'이라 함)으로 되어 케이스(101) 외부로 연장된다. 급기도관(105)에는 제1,2 흡착칼럼(111)(112)에서 생성된 질소를 케이스(101) 외부로 토출하기 전 한번 더 여과시키기 위한 에어필터(134)가 구비된다. 또한, 가지도관(105a)(105b)은 이들 사이에 서로 대응하는 제1 또는 제2 흡착칼럼(111)(112)으로의 질소의 순환을 유도하기 위한 제1 간선파이프(106)로 연결된다. 제1 간선파이프(106)의 각 단에는 질소의 흐름을 제어하는 개폐용 솔레노이드밸브(143)(144)가 구비되고, 이들 솔레노이드밸브(143)(144)의 외측으로 상기 제1 간선파이프(106)의 양단에 우회파이프(107)가 연결되어 이 우회파이프(107)에 질소의 통과유량을 조절하기 위한 개폐밸브(107a)가 구비된다.Conduits 104a and 104b (hereinafter referred to as 'first and second connection conduits') are respectively drawn at the upper ends of the first and second dry columns 121 and 122 through which the dried air is discharged after drying. It is drawn into the upper end of the corresponding first and second adsorption columns 111 and 112, respectively, and the conduits 105a and 105b to the lower ends of the first and second adsorption columns 111 and 112, hereinafter referred to as 'conducting pipes'. After branching out, these branch conduits 105a and 105b meet to form a single conduit 105 (hereinafter referred to as an “air supply pipe”) and extend out of the case 101. The air supply pipe 105 is provided with an air filter 134 for filtration of nitrogen generated in the first and second adsorption columns 111 and 112 once again before being discharged to the outside of the case 101. In addition, branch conduits 105a and 105b are connected to the first trunk pipe 106 for inducing circulation of nitrogen to the first or second adsorption columns 111 and 112 corresponding to each other. Each end of the first trunk pipe 106 is provided with an opening and closing solenoid valve 143, 144 for controlling the flow of nitrogen, and the first trunk pipe 106 to the outside of the solenoid valve 143, 144. Bypass pipe 107 is connected to both ends of the bypass pipe 107 is provided with an on-off valve 107a for adjusting the flow rate of nitrogen.
한편, 제1,2 연결도관(104a)(104b)에는 제1,2 흡착칼럼(111)(112) 측으로 개방된 첵크밸브(151)(152)가 각각 구비되고, 각 첵크밸브(151)(152)를 중심으로 제1,2 드라이칼럼(121)(122) 측에 상기 제1,2 연결도관(104a)(104b)을 서로 연결하는 제2 간선파이프(108)가 구비된다. 제2 간선파이프(108)에는 상기 제1,2 드라이칼럼(121)(122) 간에 질소의 흐름을 제어하는 개폐용 솔레노이드밸브(145)(146)가 구비된다. 또한, 제1,2 연결도관(104a)(104b)에는 상기 첵크밸브(151)(152)를 중심으로 제1,2 흡착칼럼(111)(112) 측에서 분기하여 상기 제2 간선파이프(108)에 연결되는 도관(108a,108b; 이하 '피드백 도관'이라 함)이 형성되며, 이 피드백 도관(108a,108b)에는 상기 제1 또는 제2 흡착칼럼(111)(112)으로부터 제1,2 연결도관(104a)(104b)을 통해 이의 각 상대측 드라이칼럼(121)(122)으로 질소의 순환을 제어하는 개폐용 솔레노이드밸브(147)(148)가 구비된다.On the other hand, the first and second connecting conduits 104a and 104b are provided with check valves 151 and 152 open to the first and second suction columns 111 and 112, respectively, and each check valve 151 ( The second trunk pipe 108 connecting the first and second connection conduits 104a and 104b to each other is provided at the first and second dry columns 121 and 122 on the 152. The second trunk pipe 108 is provided with a solenoid valve 145 and 146 for controlling the flow of nitrogen between the first and second dry columns 121 and 122. In addition, the second trunk pipe 108 branches from the first and second suction columns 111 and 112 toward the first and second connection conduits 104a and 104b with respect to the shank valves 151 and 152. ) Conduits 108a and 108b (hereinafter referred to as feedback conduits) are formed in the feedback conduits 108a and 108b from the first or second adsorption columns 111 and 112. Opening and closing solenoid valves 147 and 148 are provided to control the circulation of nitrogen through the connecting conduits 104a and 104b to their counterpart dry columns 121 and 122.
상기 도면의 미설명된 부호 '102c' 및 '105c'는 각각 "삼방밸브"를 도시한 것으로서, 삼방밸브(102c)는 제1,2 드라이칼럼(121)(122)에 인입되는 흡기도관(102)의 분기측을 개폐하여 외부 유입공기의 유동방향을 선택적으로 제어하게 되며, 삼방밸브(105c)는 가지도관(105a)(105b)의 제1 및 제2 흡착칼럼(111)(112) 측을 선택적으로 개폐하여 급기도관(105)과 연통시키게 된다. 또한, 미설명 부호 '105d'는 '토출밸브', 부호 '150'은 "제어부"를 각각 도시한 것으로, 제어부(150)는 상술된 각종 밸브의 개폐를 자동으로 제어한다.Unexplained reference numerals '102c' and '105c' in the drawing show "three-way valves", respectively, and the three-way valve 102c is introduced into the first and second dry columns 121 and 122. ) To control the flow direction of the external inlet air by opening and closing the branch side of the), the three-way valve (105c) is the first and second adsorption columns (111, 112) side of the branch conduit (105a) (105b) It is selectively opened and closed to communicate with the air supply pipe 105. In addition, reference numeral '105d' shows a 'discharge valve' and reference numeral '150' shows a "control part", respectively, and the controller 150 automatically controls the opening and closing of the various valves described above.
다음에서는 상기의 구성을 갖는 본 발명의 작동관계에 대해 설명한다.Next, the operational relationship of the present invention having the above configuration will be described.
첨부도면 도 5는 도 1에 따른 질소발생장치의 회로 구성도이고, 도 6은 도 5에 따른 질소발생장치의 작동 순서도로서, 도 6a는 정방향 사이클에 대한 작동 순서도, 도 6b는 역방향 사이클에 대한 작동 순서도이다.Figure 5 is a circuit diagram of the nitrogen generating device according to Figure 1, Figure 6 is an operating flow chart of the nitrogen generating device according to Figure 5, Figure 6a is an operating flow chart for the forward cycle, Figure 6b for the reverse cycle It is a working flowchart.
본 발명에 따른 질소발생장치의 작동은 정방향 사이클과 역방향 사이클이 연속적으로 이루어지면서 공급공기로부터 질소를 부화하게 된다.Operation of the nitrogen generating apparatus according to the present invention is to enrich the nitrogen from the supply air while the forward cycle and the reverse cycle is performed continuously.
먼저 정방향 작동사이클을 살펴보면, 흡기도관(102)을 통해 케이스(101) 내부로 외부공기가 유입되는데(S1-1), 이 과정에서 유입공기는 에어필터(131)를 통과하면서 필터링되어 먼지와 같은 불순물이 제거된다(S1-2). 에어필터(131)에 의해 정화된 유입공기는 흡기측에 위치되는 삼방밸브(102c)가 제1 분기단(102a) 측을 개방함으로 인해 제1 드라이칼럼(121) 측으로 유동(S1-3)하여 상기 제1 드라이칼럼(121) 내에서 수분이 제거된 건조한 공기로 드라잉된다(S1-4). 제1 드라이칼럼(121)에서 드라잉된 공기는 제1 연결도관(104a)을 통해 상기 제1 드라이칼럼(121)과 대응하여 위치되는 제1 흡착칼럼(111)의 내부로 유입된다(S1-5). 제1 흡착칼럼(111)은 이에 내재된 흡착제가 상기 유입된 건조공기로부터 산소를 흡착하고 질소를 부화하게 된다(S1-6). 부화된 질소는 제1 흡착칼럼(111)으로부터 가지도관(105a)을 따라 유출되는데, 이때 삼방밸브(105c)가 상기 가지도관(105a) 측을 개방하여 급기도관(105)과 가지도관(105a)은 서로 연통하게 된다. 가지도관(105a)을 통해 유출된 질소는 급기도관(105)을 따라 유동하면서 토출밸브(105d)를 통해 케이스(101) 외부로 토출된다(S1-8). 상기 토출밸브(105d)를 통해 외부로 토출되는 질소는 토출 전 급기도관(105) 상에 구비되는 에어필터(134)에 의해 다시 필터링되어 불순물이 완전히 제거(S1-7)된 상태로 토출된다. 한편, 상기 제1 흡착칼럼(111)으로부터 질소가 유출되는 과정에서 일부의 질소는 상기 제1 흡착칼럼(111)의 다른 일측에 인출된 우회파이프(107)를 통해 제2 흡착칼럼(112)의 내부로 유입된다(S1-9). 이때, 상기 우회파이프(107)의 일측에 제1 흡착칼럼(111)과 제2 흡착칼럼(112)을 연결하는 제1 간선파이프(106)에는 이에 구비된 솔레노이드밸브(143)(144)가 폐쇄된 상태로 유지되며, 따라서 상기 우회파이프(107)를 통해 제2 흡착칼럼(112)으로 운반되는 질소의 양은 개폐밸브(107a)의 개폐정도에 따른다. 이와 같이 제2 흡착칼럼(112)에 유입된 질소는 이를 통과하면서 상기 제2 흡착칼럼(112)에 내재된 흡착제(미도시)의 표면을 세정하여 이에 부착된 소정의 흡착물(미도시)을 제거하게 된다(S1-10). 이때, 제2 드라이칼럼(122) 내부에 잔류된 이물질은 솔레노이드밸브(142)의 개방에 의해 배출관(103b)을 통해서 배출되고, 이어서 상기 흡착제 표면으로부터 제거된 흡착물이 이의 세정에 사용된 질소와 함께 제2 흡착칼럼(112)으로부터 솔레노이드밸브(148)의 개방에 의해 피드백 도관(108b)을 통해 제2 드라이칼럼(122) 내부로 유입된 후 상기 배출관(103b)을 따라 배출되는 퍼지 단계가 이루어진다(S1-11). 제2 드라이칼럼(122)으로부터 이물질과 흡착물의 순차적인 배출이 이루어진 후, 상기 솔레노이드밸브(142)(148)가 폐쇄되고 제1 간선파이프(106)에 구비된 솔레노이드밸브(143,144)는 개방되어 상기 제1 간선파이프(106)을 통한 보다 많은 양의 질소가 제2 흡착칼럼(112) 내부로 유입되어 상기 제2 흡착칼럼(112) 내부 압력은 상승된다. 이와 동시에, 상기 제1,2 연결도관(104a)(104b)을 연결하는 제2 간선파이프(108)에 구비된솔레노이드밸브(145,146)가 개방되면서 잔여 질소가 이를 통해 제1 드라이칼럼(121) 내부로 유입되는데, 이때 다시 솔레노이드밸브(141)가 개방되면서 제1 드라이칼럼(121) 내부의 이물질이 배출관(103a)을 통해 배출되고, 이어서 제1 흡착칼럼(111)과 제1 드라이칼럼(121) 사이의 피드백 도관(108a)에 구비된 솔레노이드밸브(147)가 개방되면서 상기 제2 흡착칼럼(112)으로부터 역류된 질소가스가 제1 흡착칼럼(111) 내부의 흡착제를 세정하여 제1 드라이칼럼(121)과 배출관(103a)을 통해 상기 흡착제로부터 탈리된 흡착물을 배출하는 릴레이 단계가 이루어진다(S1-12).First, the forward operation cycle, the outside air is introduced into the case 101 through the intake airway tube (S1-1), in this process the inlet air is filtered while passing through the air filter 131, such as dust Impurities are removed (S1-2). The inflow air purified by the air filter 131 flows (S1-3) toward the first dry column 121 because the three-way valve 102c positioned at the intake side opens the first branch end 102a side. The first dry column 121 is dried with dry air from which water is removed (S1-4). The air driven from the first dry column 121 is introduced into the first adsorption column 111 positioned corresponding to the first dry column 121 through the first connection conduit 104a (S1-). 5). The first adsorption column 111 adsorbs oxygen and incubates nitrogen from the adsorbed dry air introduced therein (S1-6). The enriched nitrogen flows out from the first adsorption column 111 along the branch conduit 105a, where the three-way valve 105c opens the branch conduit 105a to open the air supply pipe 105 and the branch conduit 105a. Are in communication with each other. Nitrogen flowing out through the branch conduit 105a flows along the air supply pipe 105 and is discharged to the outside of the case 101 through the discharge valve 105d (S1-8). Nitrogen discharged to the outside through the discharge valve 105d is filtered again by the air filter 134 provided on the air supply pipe 105 before discharge, and is discharged in a state in which impurities are completely removed (S1-7). On the other hand, in the process of nitrogen flow out of the first adsorption column 111, a part of the nitrogen of the second adsorption column 112 through the bypass pipe 107 drawn to the other side of the first adsorption column 111 It is introduced into the interior (S1-9). At this time, the solenoid valves 143 and 144 provided therein are closed in the first trunk pipe 106 connecting the first adsorption column 111 and the second adsorption column 112 to one side of the bypass pipe 107. The amount of nitrogen transported to the second adsorption column 112 through the bypass pipe 107 depends on the opening / closing degree of the opening / closing valve 107a. As such, the nitrogen introduced into the second adsorption column 112 passes through it and cleans the surface of the adsorbent (not shown) inherent in the second adsorption column 112 to remove a predetermined adsorbate (not shown) attached thereto. It is removed (S1-10). At this time, the foreign matter remaining in the second dry column 122 is discharged through the discharge pipe (103b) by the opening of the solenoid valve 142, and then the adsorbate removed from the adsorbent surface and the nitrogen used for cleaning Together with the opening of the solenoid valve 148 from the second adsorption column 112 through the feedback conduit 108b into the second dry column 122 and the purge step is discharged along the discharge pipe 103b is made (S1-11). After sequential discharge of foreign matter and adsorbate from the second dry column 122, the solenoid valves 142 and 148 are closed and the solenoid valves 143 and 144 provided in the first trunk pipe 106 are opened to More nitrogen is introduced into the second adsorption column 112 through the first trunk pipe 106 and the pressure inside the second adsorption column 112 is increased. At the same time, as the solenoid valves 145 and 146 provided in the second trunk pipe 108 connecting the first and second connection conduits 104a and 104b are opened, residual nitrogen passes through the inside of the first dry column 121. In this case, the solenoid valve 141 is opened again, and the foreign matter inside the first dry column 121 is discharged through the discharge pipe 103a, and then the first adsorption column 111 and the first dry column 121 are removed. While the solenoid valve 147 provided in the feedback conduit 108a is opened, the nitrogen gas flowed back from the second adsorption column 112 cleans the adsorbent in the first adsorption column 111 and the first dry column ( 121) and a relay step of discharging the adsorbate detached from the adsorbent through the discharge pipe (103a) (S1-12).
상기와 같은 정방향 사이클이 완료되면 연속하여 역방향 사이클이 이루어지게 된다. 역방향 사이클이 작동될 시, 상기 다수의 솔레노이드밸브(141)(143)(144)(145)(146)(147)는 폐쇄된 상태로 유지된다.When the forward cycle is completed, the reverse cycle is performed continuously. When the reverse cycle is activated, the plurality of solenoid valves 141, 143, 144, 145, 146, 147 remain closed.
역방향 사이클의 작동을 살펴보면, 흡기도관(102)을 통해 케이스(101) 내부로 유입(S2-1)된 외부공기는 에어필터(131)에 의해 필터링되면서 불순물이 제거된 상태로 공급된다(S2-2). 이 불순물이 제거된 유입공기는 흡기측의 삼방밸브(102c)가 제1 분기단(102a) 측을 폐쇄하고 제2 분기단(102b) 측을 개방함으로 인해 제2 드라이칼럼(122) 측으로 유동(S2-3)하여 상기 제2 드라이칼럼(122) 내에서 수분이 제거된 건조한 공기로 드라잉된다(S2-4). 제2 드라이칼럼(122)에서 드라잉된 공기는 제2 연결도관(104b)을 통해 제2 흡착칼럼(112)의 내부로 유입된다(S2-5). 제2 흡착칼럼(112)은 이에 내재된 흡착제가 상기 유입된 건조공기로부터 산소를 흡착하고 질소를 부화하게 된다(S2-6). 부화된 질소는 제2 흡착칼럼(112)으로부터 가지도관(105b)을 따라 유출되는데, 이때 삼방밸브(105c)가 상기 가지도관(105b) 측을 개방하여 급기도관(105)과 가지도관(105b)은 서로 연통하게 된다. 가지도관(105b)을 통해 유출된 질소는 급기도관(105)을 따라 유동하면서 토출밸브(105d)를 통해 케이스(101) 외부로 토출된다(S2-8). 상기 토출밸브(105d)를 통해 외부로 토출되는 질소는 그 토출 전 급기도관(105) 상에 구비된 에어필터(134)에 의해 다시 필터링되어 불순물이 완전히 제거(S2-7)된 상태로 토출된다. 한편, 상기 제2 흡착칼럼(112)으로부터 질소가 유출되는 과정에서 일부의 질소는 우회파이프(107)를 통해 제1 흡착칼럼(111)의 내부로 유입된다(S2-9). 이때, 제1 간선파이프(106)에 구비된 솔레노이드밸브(143)(144)는 폐쇄된 상태로 유지되고, 상기 우회파이프(107)를 통해 제1 흡착칼럼(111)으로 운반되는 질소의 양은 개폐밸브(107a)의 개폐정도에 따른다. 이와 같이 제1 흡착칼럼(111)에 유입된 질소는 이를 통과하면서 상기 제1 흡착칼럼(111)에 내재된 흡착제(미도시)의 표면을 세정하여 이에 부착된 소정의 흡착물(미도시)을 제거하게 된다(S2-10). 이때, 제1 드라이칼럼(121) 내부에 잔류된 이물질은 솔레노이드밸브(141)의 개방에 의해 배출관(103a)을 통해서 배출되고, 이어서 상기 흡착제 표면으로부터 제거된 흡착물이 이의 세정에 사용된 질소와 함께 제1 흡착칼럼(111)으로부터 솔레노이드밸브(147)의 개방에 의해 피드백 도관(108a)을 통해 제1 드라이칼럼(121) 내부로 유입된 후 상기 배출관(103a)을 따라 배출되는 퍼지 단계가 이루어진다(S2-11). 제1 드라이칼럼(121)으로부터 이물질과 흡착물의 순차적인 배출이 이루어진 후, 상기 솔레노이드밸브(141)(147)가 폐쇄되고 제1 간선파이프(106)에 구비된솔레노이드밸브(143,144)는 개방되어 상기 제1 간선파이프(106)을 통한 보다 많은 양의 질소가 제1 흡착칼럼(111) 내부로 유입되어 상기 제1 흡착칼럼(111) 내부 압력은 상승된다. 이와 동시에, 상기 제1,2 연결도관(104a)(104b)을 연결하는 제2 간선파이프(108)에 구비된 솔레노이드밸브(145,146)가 개방되면서 잔여 질소가 이를 통해 제2 드라이칼럼(122) 내부로 유입되고, 다시 솔레노이드밸브(142)가 개방되면서 제2 드라이칼럼(122) 내부의 이물질이 배출관(103b)을 통해 배출되고, 이어서 제2 흡착칼럼(112)과 제2 드라이칼럼(122) 사이의 피드백 도관(108b)에 구비된 솔레노이드밸브(148)가 개방되면서 상기 제1 흡착칼럼(111)으로부터 역류된 질소가스가 제2 흡착칼럼(112) 내부의 흡착제를 세정하여 제2 드라이칼럼(122)과 배출관(103b)을 통해 상기 흡착제로부터 탈리된 흡착물을 배출하게 되는 릴레이 단계가 이루어진다(S2-12).Looking at the operation of the reverse cycle, the outside air introduced into the case 101 (S2-1) through the intake pipe 102 is filtered by the air filter 131 and is supplied with impurities removed (S2-). 2). The inflow air from which the impurities are removed flows toward the second dry column 122 because the three-way valve 102c on the intake side closes the first branch end 102a and opens the second branch end 102b. S2-3) to dry the dry air from which moisture is removed in the second dry column 122 (S2-4). Air driven from the second dry column 122 is introduced into the second adsorption column 112 through the second connection conduit 104b (S2-5). The second adsorption column 112 adsorbs oxygen and incubates nitrogen from the adsorbed dry air introduced therein (S2-6). The enriched nitrogen flows out from the second adsorption column 112 along the branch conduit 105b, wherein the three-way valve 105c opens the branch conduit 105b to open the air supply conduit 105 and the branch conduit 105b. Are in communication with each other. Nitrogen flowing out through the branch conduit 105b flows along the air supply pipe 105 and is discharged to the outside of the case 101 through the discharge valve 105d (S2-8). Nitrogen discharged to the outside through the discharge valve 105d is filtered again by the air filter 134 provided on the air supply pipe 105 before discharge, and is discharged in a state in which impurities are completely removed (S2-7). . Meanwhile, some nitrogen is introduced into the first adsorption column 111 through the bypass pipe 107 in the process of flowing out nitrogen from the second adsorption column 112 (S2-9). In this case, the solenoid valves 143 and 144 provided in the first trunk pipe 106 are kept closed, and the amount of nitrogen transported to the first adsorption column 111 through the bypass pipe 107 is opened and closed. It depends on the opening / closing degree of the valve 107a. As such, the nitrogen introduced into the first adsorption column 111 cleans the surface of the adsorbent (not shown) embedded in the first adsorption column 111 while passing through the first adsorption column 111 to remove a predetermined adsorbate (not shown) attached thereto. It is removed (S2-10). At this time, the foreign matter remaining in the first dry column 121 is discharged through the discharge pipe (103a) by the opening of the solenoid valve 141, and then the adsorbate removed from the surface of the adsorbent and the nitrogen used for cleaning Together with the opening of the solenoid valve 147 from the first adsorption column 111 through the feedback conduit (108a) into the first dry column 121 and the purge step is discharged along the discharge pipe (103a) is made (S2-11). After sequential discharge of foreign matter and adsorbate from the first dry column 121, the solenoid valves 141 and 147 are closed and the solenoid valves 143 and 144 provided in the first trunk pipe 106 are opened to More nitrogen is introduced into the first adsorption column 111 through the first trunk pipe 106 and the pressure inside the first adsorption column 111 is increased. At the same time, as the solenoid valves 145 and 146 provided in the second trunk pipe 108 connecting the first and second connection conduits 104a and 104b are opened, residual nitrogen is thereby introduced into the second dry column 122. And the solenoid valve 142 is opened again, and the foreign matter inside the second dry column 122 is discharged through the discharge pipe 103b, and then between the second adsorption column 112 and the second dry column 122. As the solenoid valve 148 provided in the feedback conduit 108b of the gas is opened, the nitrogen gas flowed back from the first adsorption column 111 cleans the adsorbent in the second adsorption column 112 and the second dry column 122. ) And a relay step of discharging the adsorbate desorbed from the adsorbent through the discharge pipe 103b (S2-12).
첨부도면 도 7은 본 발명에 따른 질소발생장치의 다른 일 실시예를 도시한 좌측면도이고, 도 8은 도 7에 따른 질소발생장치의 회로 구성도이다.7 is a left side view showing another embodiment of the nitrogen generating apparatus according to the present invention, and FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the nitrogen generating apparatus according to FIG.
도시된 바와 같이, 본 발명의 질소발생장치는 제1,2 흡착칼럼과 제1,2 드라이칼럼 사이를 각각 연결하는 제1,2 연결도관에 질소 부화를 위한 멤브레인필터를 더 설치한 구조를 제공한다. 상기 멤브레인필터의 내부에는 소정의 흡착제를 내장하여 제1,2 드라이칼럼에서 제1,2 흡착칼럼으로 유입되기 전 건조된 공기로부터 일정량의 산소를 흡착, 제거함으로써 질소분위기가 높은 공기를 상기 제1,2 흡착칼럼에 제공하여 보다 더 순도가 높은 질소를 부화할 수 있게 되는 것이다.As shown, the nitrogen generating device of the present invention provides a structure in which a membrane filter for nitrogen enrichment is further installed in the first and second connection conduits connecting the first and second adsorption columns and the first and second dry columns, respectively. do. Inside the membrane filter, a predetermined adsorbent is embedded to adsorb and remove a certain amount of oxygen from the dried air before flowing into the first and second adsorption columns from the first and second dry columns, thereby purifying air having a high nitrogen atmosphere. , 2 can be supplied to the adsorption column to enrich nitrogen with higher purity.
한편, 본 발명의 질소발생장치에서 상기 정방향 사이클과 역방향 사이클은상호 연동하여 반복적으로 수행된다. 또한, 상기에서 흡착칼럼과 드라이칼럼은 각각 2개씩 직렬로 연결된 구성으로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 각각 3개 이상의 흡착칼럼과 드라이칼럼을 구비하는 구성으로 변형하여 실시할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들에게는 자명하게 파악되는 사항일 것이다. 아울러, 상기 질소발생장치에서 제1,2 드라이칼럼에 의한 드라잉시간은 각각 2분 정도, 퍼지단계에서의 소요시간은 각각 20초 정도, 그리고 릴레이단계에서의 소요시간은 각각 3초 정도로 설정하여 제어부에 의해 제어되도록 함이 바람직하다. 상술한 바로부터 볼 때, 본 발명의 질소발생장치에서 정방향 사이클과 역방향 사이클의 동작시간은 각각 2분을 초과하여 작동하게 되는 것을 알 수 있다. 그러나, 이는 제어부의 시간 설정에 따라 좌우되는 바, 반드시 상기 설정시간에 한정하지는 않는다.On the other hand, in the nitrogen generating apparatus of the present invention, the forward cycle and the reverse cycle are repeatedly performed in cooperation with each other. In addition, although the above-described adsorption column and dry column are respectively shown and described in the configuration of two connected in series, the present invention is not limited to this can be carried out by modifying the configuration having three or more adsorption columns and dry columns, respectively. Will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. In addition, the drying time of the first and second dry columns in the nitrogen generator is set to about 2 minutes each, the time required in the purge step is about 20 seconds each, and the time required in the relay step is set to about 3 seconds each It is preferable to be controlled by the control unit. From the above, it can be seen that the operating time of the forward cycle and the reverse cycle in the nitrogen generating device of the present invention is operated for more than 2 minutes each. However, this depends on the time setting of the controller, and is not necessarily limited to the setting time.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 하나의 케이스 내에 흡착칼럼과 드라이칼럼을 모두 내장시킨 질소발생장치를 제공함으로써 시스템의 소형화는 물론, 그로 인한 공간적인 효율성 형상 및 비용절감에 큰 효과를 제공하게 된다.As described above, the present invention provides a nitrogen generating apparatus in which both the adsorption column and the dry column are incorporated in one case, thereby minimizing the system, thereby providing a great effect on the space efficiency shape and cost reduction. do.
또한, 본 발명의 질소발생장치는 흡착칼럼과 드라이칼럼을 포함하는 복수개 라인을 각각 직렬로 연결하고 이들 간에 일정량의 질소를 순환시켜 드라이칼럼 내의 이물질과 흡착제로부터 탈리된 흡착물을 단계적으로 배출시킨 후, 흡착칼럼 내부에 미리 일정한 질소분위기를 유지시킨 상태에서 외부공기를 유입하여 더욱 순도가 높은 초고순도의 질소 부화 및 공급이 가능하게 된다.In addition, the nitrogen generating device of the present invention by connecting a plurality of lines including the adsorption column and dry column in series and circulating a certain amount of nitrogen therebetween step by step to discharge the adsorbate desorbed from foreign matter and adsorbent in the dry column In addition, by supplying external air while maintaining a constant nitrogen atmosphere inside the adsorption column, it becomes possible to enrich and supply ultra high purity nitrogen with higher purity.
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