KR20040094515A

KR20040094515A - 산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템

Info

Publication number: KR20040094515A
Application number: KR1020030028360A
Authority: KR
Inventors: 이정곤
Original assignee: 도우넷테크 주식회사
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2004-11-10

Abstract

가압변환흡착 방식(PSA; Pressure Swing Absorption)의 산소발생기 모듈에 사용되는 공기분산 밸브와 분자체(Molecular Sieve) 베드구조에 있어서, 종래의 밸브는 솔레노이드(solenoid) 방식으로 복잡한 제어판과 외부 연결 장치를 필요로 하거나 베드구조로부터 격리(隔離)된 이원적 구조를 취하고 있을 뿐 아니라 밸브구조와 베드구조의 유기적결합기능이 떨어지는 기존 방식은 산소 생산공정에서 질소의 흡착 및 탈착기능을 저하시켜 산소순도를 낮게 하는 구조였으나, "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"은 밸브기능과 베드기능의 통합형 모듈화를 통해 외부의 불필요한 구성부품을 현저히 감소시키고, 공기분산과 질소탈착을 원활하게 수행하는 최적 상태로 유지시켜 줌으로써 고농도의 산소를 생산하는 시스템을 제공한다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"은 분자체로 채워지는 베드구조의 프론트 밸브판(Front Valve Device)에 밸브기능을 통합적으로 설계함으로써 압축 공기를 베드구조로 유입시키는 공기분산 기능과 베드구조 내부의 분자체에 흡착된 질소를 외부로 배출시키는 기능을 원활하게 하여 공기분산과 분자체의 질소흡착 및 탈착(재생) 과정을 최적의 사이클을 유지하며 수행하게 되어 있다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"은 베드구조와 밸브구조를 일체형으로 모듈(Module)화한 것으로서, 베드구조를 구성하는기본베드(Molecular sieve beds)는 좌측에 제1베드, 중심부분에 산소탱크, 그리고 우측에 제2베드로 설계되어 하나의 몸체를 이루고 있으며, 기본베드를 앞부분에서 감싸는 프론트 밸브판과 뒷부분에서 감싸는 레어 연결판(Rear purging device)에 의해 개폐구조를 이루도록 설계되어 있다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"에 있어서 외부의 압축공기를 베드 내부로 유입시키고 내부의 질소를 외부로 배출시키는 밸브기능을 수행하는 프론트 밸브판, 분자체의 흡착 기능에 의해 산소는 통과시키고, 질소는 흡착시키는 분리공정을 수행하는 기본베드판, 분리된 산소흐름을 제어하고 질소탈착을 보조하는 기능을 수행하는 뒷부분의 레어연결판에 의해 산소와 질소의 분리공정이 진행된다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 프론트 밸브판의 구조와 기능에 있어서, 정면의 중심 부분에 설계되어 있는 회전형 밸브구조에 의해 회전체가 일정한 속도로 회전운동을 진행하게 되고, 회전체의 개폐부분이 좌우측 통로에 교차되면서 순차적으로 공기분산 기능을 반복적으로 수행한다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 프론트 밸브판의 구조는, 외부의 압축공기를 밸브 내부로 유입하는 공기 흡입구, 압축공기를 좌우(1+2)로 분산하는 공기분산통로(1+2), 볼(ball)의 상하이동에 의해 순환통로의 개폐기능을 수행하는 개폐조정구, 공기를 베드 내부로 유입 시키고 베드 내부에 흡착된 질소를 외부로 이동시키는 베드연결구, 질소를 외부로 배출하는 질소배출구, 저장된 산소를 외부로 배출하는 산소토출구로 구성된다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 프론트밸브판의 구조와 기능에 있어서, 회전체 밸브기능에 의해 좌측의 통로가 열리면(opened), 우측의 통로는 닫힌 상태에서 외부의 압축공기가 좌측통로에 유입되며, 공기의 유압에 의해 개폐조정구를 막고 있는 볼(ball)이 상방향(up)으로 이동하여 질소배출구를 막게 되고, 이로써 공기는 베드연결구를 통해 베드 내부로 분산되며, 회전체 밸브기능에 의해 좌측의 통로가 닫히면(closed) 질소배출구를 막고 있는 볼(ball)이 하방향(down)으로 이동하여 개폐조정구를 막게 되고, 이로써 베드 내부에서 탈착된 질소는 질소배출구를 통해 외부로 배출된다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"에 있어서 압축공기가 밸브기능을 수행하는 프론트밸브판(Front Valve device)을 통과한 후 분자체(Molecular Sieve)로 채워져 있는 제1베드를 통과하면서 질소는 흡착되며, 산소는 통과하여 레어연결판(Rear Purging device)의 흐름 구조에 따라 산소탱크로 이동한 후 배출구에서 산소를 배출하게 되어 있다. 동시에 제1베드의 반대 편에 위치한 제2베드는 이미 분자체에 흡착되어 있는 질소를 탈착(재생)하는 과정을 수행하며 다른 사이클을 준비한다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"은 앞부분의 프론트밸브판과 뒷부분의 레어연결판을 통해 기본 베드를 하나의 구조로 감싸면서 불필요한 외부 연결장치를 없애고, 구성부품을 최소화할 뿐 아니라 질소의 흡착 및 탈착이 원활히 진행되도록 최적의 산소와 질소의 분리공정을 위한 처리 절차를 수행한다.

Description

산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템{An integrated system of both air dispersion valve and molecular sieve beds for oxygen generator}

본 발명은 산소발생기용 기계응용구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압변환흡착 방식(Pressure Swing Absorption)의 산소발생기에 사용되는 분자체 베드구조와 공기분산 밸브기능을 일체형으로 모듈화 하기 위한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"에 관한 것이다.

[종래기술]

공기청정 제품에 대한 일반의 관심이 고조되면서 산소발생기 제품에 대한 시장수요가 급증하고 있다. 특히 90% 이상의 고농도 산소를 생산할 수 있는 가압변환흡착방식(PSA)의 산소발생기에 대한 업계의 연구개발이 활성화 되고, 에어컨용, 자동차용, 정수기용, 청정기용, 가정용, 업소용 등 다양한 분야에서 시장 규모가 확대되고 있다. 따라서 가압변환흡착방식(PSA)의 산소발생기의 핵심기능을 수행하는 공기분산 밸브구조와 분자체 베드구조의 기능개선 및 성능향상, 구조개선 및 부품감소 문제는 기술적 과제로서 그 중요성이 절실하다.

종래의 PSA 산소발생기에 사용되는 분자체 베드기능은 본질적으로 공기분산 밸브기능에 종속되어 있기 때문에 밸브기능을 제어하는 복잡한 제어판(control panel)에 종속적이며, 구조상으로 밸브와 베드가 각기 독립적으로 분리되어 있기 때문에 불필요한 연결장치(connecting device)를 부착해야 하거나, 이보다 개선된 구조라 할지라도 산소발생기의 핵심기능을 수행하는 밸브구조와 베드구조가 각기 격리(隔離) 되어 있으면서 서로 종속되는 구조를 취하고 있다. 밸브구조에 있어서 종래 방식은 베드구조와 격리된 상태에서 제어판의 기능제어에 따라 외부 연결장치를 통해 압축된 공기를 분산하여 베드구조로 유입 시키고, 다른 쪽 베드에 흡착되어 있는 질소를 밸브기능에 의해 외부로 배출시키는 과정을 반복한다.

산소발생기에 사용되는 밸브의 핵심기능은 압축 공기를 최적으로 베드에 분산시켜 허비량을 줄여야 하고, 질소배출을 원활하게 진행시켜야 한다. 그러나 종래의 밸브구조는 기능상으로 공기분산(기체1)과 질소배출(기체2)의 경로가 일원화되어 있거나, 이 보다 개선된 이원화경로라 할지라도 밸브구조가 베드구조와 격리된 상태에서 제어판의 기능제어와 외부 연결장치에 종속되어 공기분산 및 질소배출의 과정을 수행해야 하므로 이동경로가 바뀌면서 두 가지 기체의 혼합 및 상충되는 일이 발생하거나 질소탈착(배출)의 충분한 시간을 갖지 못함으로써 분자체(Molecular sieve)의 성능을 저하시켜 결과적으로 산소농도의 수준을 떨어뜨리는 단점이 있다.종래의 밸브구조는 외부 연결장치를 통해 베드구조와 결합되기 때문에 외부 연결장치에서 질소가 배출되는 순간에 압축공기가 유입됨으로써 질소배출이 원활하게 진행되지 못하고, 공기와 혼합되어 다시 사용되거나 질소배출을 충분히 소화하지 못함으로써 분자체의 성능을 저하시켜 산소발생기의 수명을 단축시키는 한계가 있다.

종래의 산소발생기용 밸브구조와 베드구조는 이원화된 시스템으로서, 구성되는 밸브기능과 베드기능이 각기 분리되어 있으므로 복잡하고 불필요한 외부 연결장치를 사용해야만 하고, 공기와 질소의 순환기능이 상대적으로 왜곡되기도 한다.

종래의 시스템은 공기분산 및 질소배출 기능을 제어하는 복잡한 제어판에 의해 압축된 공기가 밸브구조를 통해 외부 연결장치를 통과하여 베드구조를 통과하면서 질소와 산소를 분리하는 공정을 수행한다.

이 보다 개선된 시스템은 베드구조에 있어서 베드와 산소탱크를 일체형으로 설계하여 외부의 불필요한 연결장치를 상대적으로 감소시켰으나 외부에서 유입되는 공기분산과 질소배출의 통로가 일원화 되어있는 종래의 솔레노이드 밸브구조를 사용하기 때문에 베드구조의 연결방식이 종래의 베드구조와 별다른 차이를 갖지 못하는 한계가 있으며, 종래의 밸브에 종속되는 설계구조의 한계를 극복할 수 없다.

이로써 야기되는 문제점은 종래의 산소발생 시스템이 종래의 밸브방식에 종속되고, 밸브와 베드구조가 서로 격리된 상태에서 외부 연결장치에 의존적인 순환구조를 갖게 됨으로써 공기분산의 속도, 압력상태, 질소 탈착(脫着)의 속도, 분자체의 성능, 베드구조의 크기 등에 민감하게 작용함으로써 산소의 순도와 산소발생량의 결과가 크게 달라질 수 있다.

이처럼 종래의 산소발생 시스템은 제어판 및 불필요한 외부 연결장치의 구성부품이 많이 소요되고, 일체형으로 설계된 베드구조라 할지라도 종래의 밸브구조에 종속적이기 때문에 공기분산, 질소탈착 및 배출, 분자체 재생, 산소순도 및 발생량 증가에 결정적인 영향을 미치는 기능적 한계를 갖는다.

이와 같은 문제점을 부분적으로나마 해소하기 위하여, 분자체 베드와 산소탱크를 일체형으로 설계하거나 외부 연결선 등 구성부품의 감소시키는 측면에서 개선 방법들이 모색되고 있으나 이러한 방법들 역시 밸브와의 상관성에 따라 혁신적인 구조개선을 이루지 못하고, 본질적인 문제를 극복하지 못하는 한계가 있기 때문에 위에서 기술한 문제점들을 충분히 해소한다고 할 수 없다. 종래의 밸브구조와 베드구조의 개선 수준은 기본원리나 구조를 변화시키지 못하는 한계를 갖는 것으로서, 종래의 기본원리를 개선한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"은 현재로선 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 산소발생기에 사용하는 밸브구조와 베드구조의 설계 방식과 기본 원리를 개선함으로써 복잡하고 불필요한 외부의 연결장치 및 구성부품을 제거하거나 감소시키고, 종래의 밸브기능과 베드기능이 분리된 구조에 종속되지 않는 새로운 방식으로서 밸브구조와 베드구조를 통합형 시스템으로 구조화함으로써 공기분산 및 질소배출의 최적화와 기능개선을 이루기 위하여 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도1은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 바람직한 상태를 보여주는 전체적인 도면이다.

도2는 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 프론트밸브판의 전체적인 구조를 보여주는 도면이다.

도3은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 프론트밸브판의 내부구조를 앞면(Front view)에서 보여주는 도면이다.

도4는 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 프론트밸브판의 내부구조를 평면(Top view)에서 보여주는 도면이다.

도5는 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 프론트밸브판의 내부구조를 측면(Left view)에서 보여주는 도면이다.

도6은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 프론트밸브판의 내부구조를 단면(section view)에서 보여주는 도면이다.

도7은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 기본베드판의 외부구조를 측면에서 보여주는 도면이다.

도8은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"을 구성하는 기본베드판을 뒤쪽에서 덮어주는 레어연결판(Rear Purging device)의 내부구조를 정면에서 보여주는 도면이다.

도9는 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 기본베드판을 감싸는 레어연결판(Rear Purging device)을 측면에서 보여주는 도면이다

[부호의 설명]

* L : Left(좌측부) R : Right(우측부)

프론트밸브판(Front Valve device) : 100

프론트밸브판 공기흡입구 : 100c

프론트밸브판 회전체 밸브 : 101

프론트밸브판 공기분산통로 : 102L, 102R

프론트밸브판 개폐조정구 : 103L, 103R

프론트밸브판 베드연결구 : 104L, 104R

프론트밸브판 질소배출구 : 105L, 105R

프론트밸브판 산소토출구 : 106

기본베드판(Molecular sieve beds) : 200

제1베드 : 201L

제2베드 : 201R

산소탱크 :202

레어연결판(Rear Purging device) : 300

레어연결판 산소이동구 : 301L, 301R

레어연결판 산소저장구 : 303L, 303R

레어연결판 압력조정구 : 302L, 302R

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"은 종래의 밸브구조와 베드구조를 연결하는 외부의 연결장치 및 구성부품, 그리고 밸브기능을 제어하는 제어판(control panel)을 제거하거나 감소시키고, 기본베드판(Molecular sieve beds)를 앞쪽에서 감싸는 프론트 밸브판(Front Valve device;100)과 뒤쪽에서 감싸는 레어연결판(Rear Purging device;300)의 일체형으로 구성하여 가장 적합한 산소와 질소 분리공정의 처리 절차를 수행한다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"에 있어서 공기와 질소의 순환구조를 최적 상태로 유지함으로써 산소와 질소의 분리공정을 최적화 하고, 그 성능을 향상시키기 위해 개발된 새로운 방식의 회전형 밸브(101) 기능에 상관성을 갖고 발명되었다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"은 밸브기능과 베드기능을 통합적으로 수행하는 프론트 밸브판(100), 두 개의 베드(201L, 201R)와 산소탱크(202)로 구성되는 기본베드판(200), 기본베드판을 뒤쪽에서 감싸는 레어 연결판(300)으로 구성된다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"에 있어서 밸브기능과 베드기능이 일체형으로 설계된 프론트밸브판(100)의 유기적인 통합기능에 의해 압축공기유입, 질소흡착,산소분리, 산소저장, 산소압력조정, 질소탈착 및 분자체 재생 등 본질적인 베드기능을 수행한다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합시스템"의 프론트밸브판(100)의 구조는, 외부의 압축공기를 밸브 내부로 유입하는 공기흡입구(100c), 압축공기를 좌우로 분산하는 공기분산통로(102L,102R), 볼(ball)의 상하이동에 의해 순환통로의 개폐기능을 수행하는 개폐조정구(103L,103R), 공기를 베드 내부로 유입 시키고 베드 내부에 흡착된 질소를 외부로 이동시키는 베드연결구(104L,104R), 질소를 외부로 배출하는 질소배출구(105L,105R), 저장된 산소를 외부로 배출하는 산소토출구(106)로 구성된다.

"산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"에 있어서 레어연결판(300)은 베드를 통과한 산소가 레어연결판으로 유입되는 산소이동구(301L,301R)를 통과한 후 산소이동통로를 거쳐 산소저장구(303)로 이동하며, 산소저장구 양쪽에 오리피스가 고정되어 산소의 역류를 방지하도록 설계되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 동일하거나 대응하는 부재에는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명에 의한 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"의 바람직한 실시예의 전체적인 구성을 보여 주는 것으로, 프론트밸브판(100), 기본베드판(200), 그리고 레어연결판(300)을 포함한다. "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"은 외부의 압축기로부터 유입되는 고압의 공기가 회전 방식의 밸브(101) 기능을 수행하는 프론트밸브판(100)을 통과한 후, 분자체로 채워져 있는 제1베드(201L)을 통과하면서 질소는 흡착되며, 산소는 통과하여 레어연결판(300)의 순환구조에 따라 산소탱크(202)로 이동한 후 산소토출구(106)에서 산소를 배출하게 되며, 동시에 압력조정구(302R)의 기능에 이해 제2베드(201R)의 분자체에 흡착되어 있는 질소는 탈착되어 질소배출구(105R)을 통과하여 외부로 배출되는 과정을 수행하도록 설계되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도2는 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"의 프론트밸브판(100)의 전체적인 외부구조를 보여주는 것으로, 밸브연결부(100a)와 베드연결부(100b)로 구성된다. 베드연결부(100a)의 내부에 구성되어 있는 회전체밸브(101)의 작동에 의해 고압의 공기를 제1베드(201L)와 제2베드(201R)에 순차적으로 분산시켜 주는 공기분산 기능과, 분자체 베드구조에서 탈착과정을 거친 질소를 외부로 배출하는 질소배출의 변환 사이클을 진행한다. 벨브연결부(100a)는 일정한 속도로 회전운동을 하는 회전체 밸브(101)의 작동에 의해 공기를 좌우측 공기분산통로(102L,102R)에 순차적으로 분산시켜주는 기능을 수행하며, 공기(기체1)와 질소(기체2)가 역방향으로 진행하는 변환 사이클을 반복하도록 회전체 밸브(101)의 개폐조정 기능에 의해 순차적으로 차단 및 순환기능을 수행한다. 베드연결부(100b)는 밸브연결부(100a)와 일체형으로서, 분자체로 채워지는 기본베드판(200)을 앞부분에서 감싸도록 설계되며, 밸브연결부(100a)의 구조와 기능을 기본베드판(200)에 연결하는 경로를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도3은 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"의 프론트밸브판(100)의 내부구조를 정면(Front view)에서 보여 주는 것으로, 회전체 밸브기능에 의해 좌측의 공기분산통로(102L)가 열리면(opened), 우측의 통로(102R)는 닫힌 상태에서 외부의 압축공기가 좌측통로에 유입되며, 공기의 유압에 의해 개폐조정구(103L)를 막고 있는 볼(ball)이 상방향(up)으로 이동하여 질소배출구(105L)를 막게 되고, 이로써 공기는 베드연결구(104L)를 통해 제1베드(201L) 내부로 분산되며, 회전체 밸브기능에 의해 좌측의 공기분산통로(102L)가 닫히면(closed) 질소배출구(105L)를 막고 있는 볼(ball)이 하방향(down)으로 이동하여 개폐조정구(103L)를 막게 되고, 이로써 제1베드(201L) 내부에서 탈착된 질소를 질소배출구(105L)를 통해 외부로 배출하는 과정을 수행하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도4는 공기분산과 질소배출의 처리과정을 수행하는 프론트밸브판(100)의 내부구조를 위쪽(Top view)에서 보여주는 것으로, 공기분산과 질소배출의 처리절차를 수행한다. 프론트연결판(100)은 좌측과 우측의 공기분산통로(102L,102R)를 통해 순차적으로 고압의 공기를 분산하며, 좌측의 제1베드(201L)를 향해 공기분산 과정을 수행하는 동안, 반대쪽의 우측 공기분산통로(102R)의 차단에 의해 질소배출구(105R)가 열린 상태에서 제2베드(201R)에서 탈착된 질소배출 과정이 진행된다.

도5는 프론트연결판(100)의 내부구조를 왼쪽 측면(Left view)에서 보여주며, 도6은 프론트연결판(100)의 단면을 보여주고 있다

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도7은 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"의 일체형으로 설계된 기본베드판(200)의 정면을 보여주고 있다. 기본베드판(200)은 좌측에 제1베드(201L), 중앙에 산소탱크(202), 그리고 우측에 제2베드(201R)를 포함한다. 제1베드(201L)와 제2베드(201R)는 분사체로 채워지며, 유입된 공기 중에서 질소와 산소를 분리하는 처리절차를 수행하며, 산소탱크(202)는 제1베드(201L) 또는 제2베드(201R)를 통과한 산소를 일시적으로 저장하고 있다가 외부로 산소를 배출하는 과정을 지속한다. 프론트밸브판(100)에서 제1베드(201L)에 유입된 고압의 공기는 분사체(제올라이트)를 통과하는 과정에서 질소는 흡착되고 산소는 통과하여 레어연결판(300)의 기능에 따라 산소탱크(202)로 산소가 저장되는 처리과정을 수행한다. 이와 동시에 반대편의 제2베드(201b)에서는 이미 흡착되어 있던 질소가 탈착과정을 진행함으로써 분사체의 재생이 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도8은 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"의 레어연결판(Rear Purging device)의 내부구조를 보여주는 것으로 기본베드판(200)을 뒤쪽에서 감싸면서 산소처리 및 저장과정을 수행한다. 제1베드(201L)에서 질소는 흡착되고 산소는 분리된 후에 일부의 산소는 산소이동구(301L)를 거쳐 산소저장구(303)로 이동하고, 나머지 산소는 압력조정구(302L)를 통해 압력상태의 균형을 유지하면서 반대편의 제2베드(201R)로 보내지면서 질소의 탈착 과정을 돕는다. 레어연결판(300)의 산소저장구(303)는 오리피스 고정핀(304)에 의해 막혀져 있기 때문에 산소탱크로부터 산소가 역류하는 것을 방지해 주는 기능을 수행한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도9는 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"에 의한 산소와 질소의 분리공정을 보여준다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 산소발생 시스템과는 달리 종래의 밸브구조에 종속되지 않는 새로운 통합형 베드시스템 방식을 취함으로써 종래 외부에 배치하는 밸브구조를 없애는 대신 밸브기능을 베드구조에 통합하고, 이로써 분자체 베드구조의 기능 및 성능 향상을 통해 산소순도 및 발생량을 증가시키는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시의 예에서 보는 바와 같이 "산소발생기용 공기분산 밸브와 분자체 베드의 통합 시스템"은 밸브기능을 베드구조에 일체형으로 설계함으로써 외부의 불필요한 연결장치 및 구성부품을 제거하고, 이로써 고장률 감소 및 수명연장, 그리고 생산원가를 절감시키는 효과가 있다.

본 발명은 종래의 밸브방식에 의해 압력조정 기능을 수행하지 않고, 분자체 베드구조를 구성하는 레어 연결판(rear purging device)에 압력조정 기능을 통합형으로 설계함으로써 질소탈착(배출) 기능을 크게 향상시켜 분자체 재생력 향상 및 수명 연장을 통해 산소발생시스템의 수명을 연장하는 효과가 있다.

결론적으로 상술한 바와 같이 본 발명은 밸브구조와 베드구조에 있어서 종래의 산소발생시스템에 비해 복잡하고 불필요한 외부 연결장치 및 구성부품을 제거하거나 감소시키고, 종래의 밸브구조나 원리에 종속되지 않는 새로운 방식의 산소발생 통합 시스템으로서 공기분산의 최적화, 질소탈착 기능 강화, 분자체 재생 및 수명연장, 산소순도 및 발생량 증가, 혁신적인 부품감소, 생산원가 절감 등 기능향상과 효율성을 높이는 획기적인 발명이라 할 수 있다.

Claims

가압변환흡착(PSA) 방식의 산소발생기에 사용되는 종래의 밸브기능 및 구조를 베드구조에 통합형으로 설계함으로써 산소분리 공정의 최적화를 할 수 있는 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"에 있어서,

분자체 베드구조와 밸브기능을 분리형 구조가 아닌 통합형으로 설계하는 방식으로 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"의 프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조를 통해 공기분산과 질소배출 과정의 처리 절차를 수행해 주는 수단 : 및

통합형으로 설계된 분자체 베드구조의 앞부분을 덮어주는 프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조와 기능에 의해 질소흡착 및 탈착의 처리 절차를 수행해 주는 수단 : 및

통합형으로 설계된 분자체 베드구조의 뒷부분을 덮어주는 레어연결판(Rear Purging device)의 구조와 기능에 의해 산소이동 및 저장, 산소압력조정 및 질소탈착의 처리 절차를 수행해 주는 수단 : 및

상기 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"의 산소분리 공정에 있어서, 프론트 밸브판(Front Valve device)와 기본베드판, 그리고 레어 연결판(Rear Purging device)의 유기적 연결구조에 의해 공기최적 분산, 질소흡착 및 탈착, 압력균형유지 및 산소이동, 질소배출의 처리 절차를 포함하는 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"
"산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"의 프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조에 있어서,

밸브기능과 베드기능을 통합적으로 수행하는 프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조와 기능에 의해 외부의 압축공기를 베드로 유입시키고, 베드구조 내부의 분자체로부터 탈착되는 질소를 외부로 배출하는 구조 및 밸브기능의 처리 절차를 수행해 주는 수단 : 및

프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조와 기능에 있어서 상단방향에 질소배출구, 하단 방향에 공기흡입구, 질소배출구와 공기흡입구를 연결하는 이동 경로의 설계구조에 의해 통합형 밸브기능의 처리 절차를 수행해 주는 수단 ; 및

프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조와 기능에 있어서 볼(Ball)을 이용하여 상하 이동을 통해 위쪽의 질소배출구와 아래쪽 공기흡입구의 개폐기능의 처리 절차를 수행해 주는 수단 ; 및

프론트 밸브판(Front Valve device)의 구조와 기능에 있어서 체크밸브에 의해 위쪽의 질소배출구와 아래쪽 공기흡입구의 개폐기능의 처리 절차를 수행해 주는 수단 ; 및

상기 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"의 프론트 밸브판의 구조 및 기능에 있어서, 밸브기능과 베드기능을 통합형으로 처리해 주는 구조에 의해 회전형 밸브기능, 프론트밸브판의 공기 및 질소순환구조, 볼(ball)을 이용한 개폐기능, 체크밸브에 의한 개폐기능 등 통합적인 처리 절차를 포함하는 "산소발생기용 공기분산밸브와 분자체 베드의 통합형 시스템"