KR20040094548A - 기체농축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착제에 압력차이를 가하여 농축기체를 얻는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 고농도보다는 저농도 및 고유량의 농축기체를 얻는 데에 유리한 방법 및 장치에 관한 것이다.  본 발명은 산업용의 대형 기체분리공정에 응용이나 의료용 산소를 생산하기 위한 것이 아니며, 일상생활에서 사용되는 공조 장치 등에 응용하기 위한 것이다.  본 방법에 의한 흡착단계와 탈착단계는 메인 진공펌프수단에 의한 진공압력에 의해 수행되며, 별도의 부압공정은 존재하지 않고, 흡착과 탈착은 서로 오버랩되어 전체 싸이클은 매우 빨리 수행된다. 생산가스 전단에 조절밸브나 토출기의 모터제어를 통하여 유량과 농도가 결정되게 된다.

Description

기체농축방법{gas concentration method}

본 발명은 각 기체에 대하여 선택적인 흡착력을 가지는 흡착제에 압력차이를가하여 혼합기체로부터 특정 기체를 분리하여 입력된 기체로부터 특정기체의 농도를 증가시키는 기체농축방법에 관한 것이다.

   흡착제를 사용하여 특정기체의 농도를 증가시키는 농축 방법은 흡착제를 포함하는 흡착베드 내에 일정압력 이상의 압축된 혼합기체를 공급하고 흡착베드 내에서 흡착된 특정기체를 대기압 상태에서 탈착, 배출시키고 상대적으로 흡착도가 떨어지는 기체를 생산하는 압축스윙흡착(PSA, Pressure Swing Adsorption)이 1950년대 이래로 계속 발전되어 일반적으로 사용되고 있으며 최근 10년 동안 많은 발전을 이루었다.  이들은 상기와 같이 대기압 이상에서 작동되거나, 대기압 이하에서 작동되거나(VSA) 혹은 진공압과 대기압이상에서(VPSA) 작동된다.  이들은 최근들어 대규모의 산업용으로 특정기체를 생산하는 이외에, 공기중으로부터 질소를 분리하여 소형으로서 주로 의료용과 기타 사무실이나 가정의 밀폐된 공간에 산소를 공급하는 용도와, 폐수처리장이나 양식장 등에 사용되고 있다.

   여러 공정에서의 공통적인 목적은 저전력, BSF(Bed Size Factor)의 감소를 통한 흡착베드의 소형화 및 생산성증대 등에 있다.  그러나, 이들 공정은 산업용에 초점이 맞추어져 개발이 되어, 보통 88% 이상의 고농도의 농축기체를 얻는 데에 중점 개발되어 왔다.  공기중으로부터 산소를 농축시켜 산소부화공기를 얻는 경우에, 환자를 위한 의료용의 경우나 산업용은 고순도의 산소가 필요하나, 일반적으로 가정이나 사무실에서 환기의 목적이나 쾌적한 환경조성을 위하여 공조의 목적으로 기체 농축기가 사용될 경우에는 약간의 산소농도 증가를 위하여 산소농축기가 사용되므로 고순도는 별 의미가 없으며, 실내로 공급되는 총 산소유량이 실내 산소농도를결정하게된다.  따라서, 가정용 공기청정기와 결합되거나 에어컨으로 결합되는 소용량 산소농축기의 산소농도는 목적공간의 최종적인 산소농도 상승치에 맞추어 설계되는 것이 바람직하다.  즉, 사람들이 쾌적함을 느끼는 21~23% 정도의 농도상승이면 충분하므로 이론적으로도 공급 산소농도는 이보다 높으면 가능하며, 특정 목적인 경우에도 35% 이하면 충분한 것으로 알려져 있다.  이로 인하여 현재 시판되는 산소농축기는 정화공기를 혼합하여 저농도, 고유량으로 실내에 공급하는 방법을 많이 사용하고 있다.

   상기와 같은 종래의 압축스윙흡착방식은 보통 2 내지 5기압 정도의 높은 압력을 사용하며, 공기중의 산소분리의 경우에는 산소농도가  90%이상인 고농도를 생산한다.  이와 같이 고압을 사용하는 경우에는 소형의 경우에 그 효율이 좋아 상대적으로 장점을 가지고 있으나, 고압사용에 따른 소음문제와 열문제 및 공기압축기의 내구성문제가 가장 큰 문제로 나타나 있다.  최근 미국특허 US5,074892, US6,010,555 및 US6,506,234 등은 흡탈착 압력비를 최대한 낮추고 회수율을 높이는 방법을 제안하고 있다.

   운전압력이 대기압 이하의 진공압과 대기압보다 약간 높은 수백 mmAq의 저압 사이에서 운전되는 진공스윙방식(VSA, Vacuum Swing Adsorption) 방식도 최초설비 단가 및 설비비, 유지비 등을 종합적으로 고려하여 사용되고 있으나, 실질적으로는 효율문제로 인하여 대기압이상에서 흡착이 진행되는 VPSA 방식이다.  이러한 진공스윙방식은 소형의 경우에는 흡탈착 압력비가 기본적으로 작으므로 그 효율이 낮아 실제로는 제한적으로 적용되고 있으나, 저압의 사용에 의한 PSA 가 가지고 있는 소음 및 내구성 문제는 발생하지 않는 장점을 가지고 있다.

   흡탈착이 대기압 이하에서 이루어지는 경우는 일본국특허 JP5015721이나 JP10314532에서 보는 바와 같이 메인 진공펌프를 구비하여 흡착과 탈착을 수행하고 송풍기를 사용하여 농축산소를 공급하는 방식을 사용한다.  이는 저전력과 생산성 증대의 효과가 있으나 목적이 고순도 농축에 있으므로, 도 1에서와 같이 흡착공정, 탈착재생공정 그리고 산소부압공정으로 나뉘어 흡착제를 충진한 흡착베드 세 개 이상을 구비하여 상기 공정을 차례로 수행하게 된다.  따라서, 밸브와 제어가 복잡해지므로 소형 일반공조용으로는 적합하지 않다.

   최근에 출원된 방법은 저렴한 일반 공조용 소형 산소농축기에 목적을 두고 개발된 것으로, 도 2와 같이 두 개의 흡착베드(1, 9)를 기본으로 하는 2베드 시스템으로 구성되며, 다른 구성요소는 최대한 간단화한 모델을 기초로 하고 있다.  공정은 흡착공정과 탈착재생공정의 기본 두 단계 공정이며, 고농도보다는 최대의 생산성에 초점을 맞추어 사실상 산소부압공정이 생략되고, 흡착공정과 탈착공정 마저도 오버랩되는 시간을 설정하여 연속생산이 되도록 하며, 총생산유량의 변동을 줄이고 있다.  즉, 도 3에서와 같이 각각 A와 B는 흡착베드(1)의 입력단과 출력단의 압력변화 곡선이고 C와 D는 흡착베드(9)의 입력단과 출력단의 압력변화 곡선이라고 하면, 흡착베드(1)을 기준으로 시간 t1은 탈착과정, t2는 흡착과정을 나타낸다.  이 때, X를 기체공급수단(6)인 토출기가 가지는 진공압으로 생산이 가능한 수준으로 보면 흡착베드(1,9)의 출력단 압력 B와 D가 X보다 높은 경우는 토출기에 의한 생산단계가 된다.  그림의 경우는 연속생산이 가능한 경우이며, 여기서 t3는 흡착베드(1,9)의 출력단 압력이 압력 X보다 모두 큰 경우이므로 양쪽 흡착베드(1,9)에 동시 생산이 되는 경우이다.  이러한 방식은 공조용에 초점을 맞추어 설계된 것으로 사실상 90%이상의 농도를 가진 농축기체를 생산하는 것은 어려우며, 도 3과 같이 연속생산과 두개의 흡착베드로도 종래의 압력변동이 심한 생산량 변동에 비하여, 그 생산량의 변동을 최소화하고 있다.

   상기와 같은 경우에 농축기체 토출기의 진공압에 의하여 흡착베드의 출구쪽 압력이 결정되어 생산유량과 농도가 결정되었다.  이러한 방식은 그 구조가 간단하고 밸브수단의 제어가 쉬워 저렴하게 대량의 농축기체를 만들 수 있는 장점이 있으나, 본질적으로 고농도의 농축기체의 생산은 거의 불가능하다.  또한, 산소토출기가 가지고 있는 진공압은 생산시에 이미 결정되어져 나오므로, 사용자의 선택의 폭이 좁아 그 농도 및 유량을 자유로이 결정하기 힘든 단점이 있다.  그리고, 메인 진공펌프의 능력이 작아 대유량 생산시에 흡착제의 재생에 한계가 있는 경우에는 흡착제의 수명단축을 초래할 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상기와 같은 저렴한 일반 공조용 산소농축기에 초점을 두고, 두개의 흡착베드 시스템에 기초하여 최소의 단계를 갖는 공정을 통해 고생산성을 갖는 동시에 어느 정도의 농도 조절이 가능하고, 대유량 생산시에 메인 진공펌프의 한계 내에서 흡착제의 내구성을 보장할 수 있도록 하는 기체농축방법 및 그 장치에 관한 것이다.

   본 발명은 이전 발명과 같이 기존의 VSA 와는 달리 공기분리의 경우에 진공압과대기압보다 약간 높은 압력 사이에서 운전되는 것이 아니라, 정해진 탈착 진공압과 대기압사이에서 운전되며, 특히 흡착베드의 흡입단은 대기압까지 도달하나, 부화기체 생산단은 대기압보다 낮은 압력사이에서 운전되는 흡착베드 내의 압력구배 이력을 달리하는 특징이 있다.  이것은 본 발명의 목적이 고순도의 부화기체를 생산하는 것이 아니라, 저순도, 고유량의 부화기체를 연속적으로 생산하는 데에 있으므로 흡착제에 가해지는 압력차이를 최소화하여 소음 및 내구성 문제를 해결하고, 다시 이를 최적화하여 전체 생산량의 입장에서 효율을 극대화시키는 방법을 사용한다.

   본 발명은 산소토출기가 가지고 있는 고정된 진공압에 의한 정해진 농도와 유량에서 벗어나 조절수단을 제공함으로써 본 방법이 가지고 있는 한계 내에서 농도와 유량을 조절할 수 있도록 하는 데에 목적이 있다.

   본 발명은 보다 농도를 높이기 위하여 종래의 방법과 동일하게 별도의 가압수단을 추가할 수 있으며, 이 경우에는 고농도, 고유량을 얻을 수 있으므로 특별한 적용에 사용될 수 도 있다.

   본 발명의 방법에 의한 장치는 기체농축기 전 분야에 광범위하게 사용될 목적이 아니라, 산소농축기의 사용 용도와 같이 단지 밀폐공간의 소량의 산소농도증가나, 특정 기체의 농도증가에 그 목적이 있으므로, 공기청정기나 에어컨과 같이 결합되어 사용되는 것이 바람직하다.  따라서, 고유량의 농축기체를 생산하는 것이 유리하나 메인펌프의 흡착제 재생한계로 인하여 흡착제의 수명에 문제가 될 수 있으므로 흡착제의 수명연장과 고유량의 농축기체를 동시에 얻는 데에 또한 목적이 있다.

   정리하면, 빠른 싸이클과 컴팩트한 베드크기, 작은 압력비를 가지며 고생산량을 가지는 시스템에 알맞은 공정개발과 농도 및 유량 조절이 가능한 시스템을 제공하는 데에 본 발명의 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 각 단계별 흡착베드 내의 압력변화도.

   도 2 는 종래 기술에 의한 방법의 실시예.

   도 3 은 본 발명의 방법에 따른 두개의 흡착베드를 가지는 경우의 흡착베드 내의 압력변화도.

   도 4 는 본 발명의 방법에 따른 실시예.

        -도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

       1...흡착베드              2...진공펌프수단

       3...필터 수단              4...유로전환밸브

       5...밸브수단               6...기체공급수단

       7...출력단                8...입력단

       9...흡착베드               10...가압수단

       11...체크밸브수단            12,13...조절밸브수단

본 발명에 의한 방법의 각 단계는 후술하는 구성요소를 기초로 설명된다.

   본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 흡착제를 포함하는 흡착베드와, 상기 흡착제에 진공압을 가하기 위한 진공펌프수단, 진공압과 대기압을 전환시키기 위한 유로전환밸브, 흡착베드로의 역류를 막아주는 체크밸브수단, 흡입진공압력을 변화시켜주는 조절밸브수단 그리고  목적공간으로 생산된 부화기체를 공급해주는 부화기체 공급수단을 필수 구성요소로 구성된다.

   본 발명은 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 상세히 설명된다.

   상기에서 본 바와 같이 그 기본적인 방법은 이전 출원건과 동일하여, 흡착과정과 탈착과정을 그 기본으로 하며, 생산과정은 흡착과 탈착과정 중에도 일어날 수 있고, 두 개의 흡착베드는 흡착과 탈착과정이 교대로 일어나는 동시에 두 과정이 오버랩 되어 있는 특성을 보인다.

   도 2 에는 본 발명에 따른 방법에 따라 구성된 산소농축기의 실시예로써 필수 구성요소들을 간단히 나타낸 도식도이다.   즉, 제올라이트나 카본분자체 등의 흡착제를 내부에 포함하는 흡착베드(1,9)와, 상기 흡착베드(1,9) 내의 흡착된 기체 및 불순물을 외부로 배출하는 진공펌프수단(2), 수분 및 불순물을 걸러주는 필터수단(3), 유로를 전환하는 유로전환밸브(4), 흡착베드(1,9)를 통과한 생산기체를 통과시키며 흡착베드(1,9) 내의 압력과 농도 조절을 위해 사용되는 주로 체크밸브로구성되는 밸브수단(5), 그리고 생산된 농축기체를 목적 공간으로 분사시키기 위한 기체공급수단(6)으로 구성된다.

   부가적으로 고농도의 생산이 요구되는 경우에 흡착베드(1,9) 내의 압력을 대기압 이상으로 올리기 위한 가압수단(10)과 체크밸브수단(11)이 추가적으로 사용될 수 있다.

   본 발명에 의한 방법은 기본적으로 다음과 같은 단계로 구성된다.  우선 진공펌프수단(2)이 흡착제를 포함하는 흡착베드(1)에 진공압을 가하여 흡착베드(1) 내에 진공압을 만드는 단계와, 유로전환밸브(4)에 의하여 상기 흡착베드(1)는 진공펌프수단(2)과 차단되고 필터수단(3)을 통과한 혼합기체의 압력을 받게되어 흡착베드(1) 내로 혼합기체가 유입되어 흡착제에 특정기체가 흡착되는 단계로 구성되며, 별도의 가압펌프를 구비함이 없이 작은 압력의 진공압을 발생시킬 수 있는 기체공급수단(6)을 구비하여 상기 흡착단계나 탈착단계 중에 생산기체의 농도가 높아진 흡착베드(1)의 상단에 진공압을 가하여 생산 부화기체를 외부로 배출되는 단계를 필수 단계로 포함한다.  이때, 상기 진공펌프수단(2)이 흡착베드(1) 내에 진공압을 형성하는 단계는 상기 기체공급수단(6)이 흡착베드(1)로부터 생산기체를 공급하는 단계와 일정시간 겹치게 되는데, 이는 통상적으로 종래 방법이 생산단계를 마친 후 밸브수단(5)을 닫고 탈착을 진행하는 것과는 달리, 본 발명에서는 탈착이 시작된 후에도 생산이 일정시간 동안 계속되게 하는 특징을 가진다.  이것은 탈착과 생산을 병행하여 흡착베드(1) 내의 압력을 보다 빨리 떨어뜨리게 하며, 생산량을 증대시키기 위한 것으로,   이렇게 하면 농도는 감소하지만 주어진 싸이클 동안많은 양을 생산할 수 있게 된다.  즉, 어떤 면에서는 기체공급수단(6)도 진공펌프수단의 일종으로 볼 수 있어 탈착 초기단계에서의 생산단계과 탈착작용을 병행한다고 볼 수 있다.  따라서, 전체 싸이클 시간은 매우 단축되게 된다.  흡착베드(1) 내 상단부의 진공압력이 기체공급수단(6)의 진공압과 주로 체크밸브인 밸브수단(5)의 자체 압력에 의한 진공압력의 합보다 커지면 밸브수단(5)이 닫히게 되어 진공펌프수단(2) 만이 흡착베드(1) 내에 진공압을 형성시키는 작용을 하게 된다. 

   상기에서 설명한 바와 같이, 이와 같은 일련의 과정은 압력변화가 도 3에 도시되어 있으며, 이러한 흡탈착중에의 생산 오버랩 시간 t3은 초기에 흡착베드(1) 내의 빠른 진공압 형성에 도움을 주는데, 기체공급수단(6)이 생산기체를 공급하는 동시에 자신이 가지는 진공압 만큼 흡착베드(1) 내의 탈착과정에 기여하도록 하여 생산성을 극대화하려는 것이다.

   상기와 같은 일련의 과정을 도 2 및 도 3을 참고로 다시 설명하면,  A는 흡착베드(1)의 혼합기체 입력단(8)의 시간에 따른 압력변화를 나타낸 것이고 B는 기체공급수단(6) 쪽의 출력단(7)의 시간에 다른 압력변화를 대략적으로 나타낸 것이다. X는 기체공급수단(6)이 흡착베드로부터 생산기체를 뽑아올려 공급할 수 있는 압력기준선을 나타내며, 따라서 B의 압력이 기준선 X보다 높으면 기체공급수단(6)은 생산기체를 공급하게 된다.  C와 D는 도 2과 같이 두 개의 흡착베드를 사용하였을 때의 실시예에서 다른 쪽 흡착베드(9)의 입력단과 출력단의 시간에 따른 압력변화를 나타내며 A 및 B와 대칭인 구조로 되어있다. 물론 여러 개의 베드를 사용하는 멀티베드 시스템으로의 확장은 당업자 사이에서 자명하다.  한쪽 흡착베드(1)가 압력이급속히 떨어지는 탈착과정 t1을 시작하는 동시에 다른 쪽 흡착베드(9)는 혼합기체가 유입되는 흡착과정 t2를 시작한다.  구간 t3는 흡착베드(1)가 탈착과정, 흡착베드(9)가 흡착과정을 겪는 동시에 두개의 흡착베드에서 생산이 이루어지는 과정을 도시한 것이다.  흡착베드(9) 상단이 기체공급수단(6)이 가지는 진공압보다 절대 압력이 높아지게 되면 흡착베드(9)는 목적기체 생산을 시작하게 되며, 목적기체를 생산하던 흡착베드(1)는 생산을 멈추게 되고 진공펌프수단(2)만에 의한 탈착과정을 겪게 된다.

   상기와 같이 탈착과정 중에 초기에 진공펌프수단(2)에 의한 탈착과정과 동시에 이루어지는 목적기체의 생산은 생산량을 극대화하는 데에 그 목적이 있으며, 흡착베드(1) 내의 압력을 초기에 급속히 떨어뜨려 전체 싸이클을 짧게 하는 효과가 있고, 생산 기체의 고농도화가 어려운 대신에 저농도, 고유량의 생산기체를 연속적으로 얻을 수 있는 과정이다.

   상기와 같이 구성하는 경우에 산소부화공기는 저농도가 적절하며, 좀더 농도를 높이고 싶은 경우에는 별도의 가압수단(10)을 구비하여 흡착단계에 사용하면 흡착베드(1,9) 내의 압력을 대기압 이상으로 높일 수 있어 좀 더 고농도를 얻을 수 있다.  이 경우는 경제적인 면과 적용 대상을 고려하여 결정하여야 하며, 일반적으로 가압수단(10)은 약간의 압력상승 수단이므로 소형이면 충분하게 된다.  체크밸브수단(11)은 가압수단(10)이 흡착베드(1,9) 내로 가압시 외부로 압력이 누설되는 것을 방지한다.

   상기와 같은 경우에 진공펌프수단(2)의 용량의 한계가 있는 경우에흡착베드(1,9) 내의 흡착제를 탈착하는 과정에서 재생이 불완전하게 이루어져 그 수명이 급격히 저하될 수 있는 가능성이 있다.  또한, 상기 구성을 통하여 어느 정도의 고농도를 요구하는 경우가 있을 수 있다.  그리고, 기체공급수단(6)의 경우에는 블로워나 진동기 혹은 진공펌프가 사용되므로 이들의 진공압과 유량은 사전에 결정되어 시스템 상에서의 조절은 거의 불가능하므로 이들을 조절할 수 있는 필요성에 의하여 본 발명은 도 4에서 도시하는 바와 같이 조절밸브수단(12,13)을 구비하여 농도와 유량을 조절하는 것이 가능하게 된다.

   즉, 도 4에서와 같이 흡착베드(1,9) 쪽에서 생산되는 농축기체를 제어하는 조절밸브수단(12) 수단과 흡입필터(3)를 통과한 기체를 섞어 공급해 주기위한 조절밸브수단(13)을 연결하여 구성한다.  이들은 선택적으로 단독으로나 조합하여 사용될 수 있으며,  고정 오리피스 등으로 특정 목적을 위해 고정되어 사용될 수도 있다.

   조절밸브수단(12)은 직접적으로 흡착베드(1,9)를 통과하는 농축기체의 유량을 제어할 수 있으며, 농도의 조절과 유량 조절을 통한 흡착제의 수명 증대의 효과를 기대할 수 있게 된다.

   조절밸브수단(13)은 기체공급수단(6)의 진공압 조절을 가능하게 하여 생산량과 농도가 조절되게하며, 흡입필터(3)로부터 흡입한 기체를 흡착베드(1,9)를 통과한 농축기체와 혼합함으로써 유량조절 및 농도조절을 가능하게 한다.

   따라서, 도 2의 직접적인 방식보다는 도 4의 조절밸브수단을 통한 적절한 시스템의 튜닝이 원하는 농도와 유량 및 수명증대의 효과를 나타낼 수 있게 된다.

   기체공급수단(6)은 그 유량조절이 가능한 모터펌프등으로 구성하여 조절이 가능할 수 있다.  특히, 브러쉬리스 DC 모터와 같은 기구를 사용하여 펌프를 구성하면 속도제어가 가능하므로 별도의 조절밸브수단 없이도 조절이 가능하다.

   흡착베드(1,9) 내의 압력분포는 상기에 기술한 바와 같이 하단부와 상단부가 다르므로 흡착성능이 다른 흡착제를 고려하여 사용하는 멀티 레이어 흡착베드를 사용하는 것이 바람직하다. 

   본 발명에 의한 장치를 빌딩에 설치한다거나 자동차에 산소공급용도로서 사용할 경우에는 진공펌프수단(2)이 별도의 진공펌프를 사용하는 것과 병행하거나 혹은 독립적으로 이미 빌딩이나 자동차에 존재하는 진공원을 이용할 수 있다.  예를 들면, 자동차의 경우에는 엔진의 흡입력에 의한 진공압이 존재하므로 여기에 연결하면 별도의 진공펌프수단(2)이 필요하지 않거나 혹은 매우 작은 보조적인 진공펌프수단(2)으로 장치의 구성이 가능하게 되며, 빌딩의 경우에도 공조장치에 존재하는 진공원을 이용하면 진공펌프수단(2)의 소형화가 가능하다.

   본 발명의 실시예 이외에도, 일반적으로 사용되는 두 개의 흡착베드 시스템이외에 기타 멀티 베드 시스템 등의 다양한 수정이나 변경의 경우에도 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않는 장치의 구성이 가능하다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 방법은 저농도, 고유량의 목적기체를 다량으로 생산할 수 있으며, 농도 및 유량 조절이 가능하다.  특히 본 방법에 의해 구성된 산소농축장치의 경우에는 공조기기로서 실내를 쾌적하며 통상의 산소농도보다 약간 높은 정도의공기로 만드는 효과를 낼 수 있다.  또한, 고압의 공기를 사용하지 않고 저진공압 사이에서 운전하여 저소음, 고내구성의 장치 구현이 가능하다.

   별도의 정화공기혼합장치 없이 저농도, 고유량의 생산이 가능하여 가정 및 사무용 공기청정기와 에어컨과의 결합성이 우수하다.  또한, 흡착베드 길이에 따른 압력차이를 고려함으로써 소형 및 경량의 장치 구성이 가능하다.

Claims (12)

1. 혼합기체로부터 특정기체에 대하여 선택적인 흡착력을 가지는 흡착제를 충진한 두 개 이상의 흡착베드를 사용하여 압력차이에 의해 농축된 부화기체를 만드는 방법에 있어서,

       진공펌프수단이 흡착제를 포함하는 흡착베드 내부에 진공압을 가하여 흡착베드 내부에 진공압을 만드는 탈착단계와,

       유로전환밸브에 의하여 상기 흡착베드는 상기 진공펌프수단과 차단되고 필터를 통과한 혼합기체의 압력과 상기 흡착베드 내부의 진공압과의 압력차이에 의하여 흡착베드 내로 혼합기체가 유입되어 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착단계를 포함하며,

   농축기체의 생산은, 상기 흡착단계 및 탈착단계 중에, 진공압을 발생시킬 수 있는 기체공급수단을 구비하여 생산 기체의 농도가 높아진 흡착베드의 상단에 진공압을 가하여, 기체공급수단의 진공압이 흡착베드 상단의 진공압보다 큰 경우에 농축된 생산 기체를 외부로 배출함으로 연속생산이 이루어지고 이때 탈착단계중에도 일정시간 생산이 이루어지며,

      상기 기체공급수단 전단과 흡착베드 출력단 사이에 조절밸브수단을 구비하여 유량과 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기체공급수단 전단과 상기 조절밸브수단 후단 사이에 다른 하나의 조절밸브수단을 구비하여 외부 기체를 흡입함으로써 기체공급수단의 진공압 조절을 통하여 토출 농축기체의 농도와 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
3.     제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조절밸브수단은 오리피스임을 특징으로 하는 기체농축방법.
4.     제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 혼합기체가 입력되는 흡착베드의 입력단은 혼합기체의 압력과 진공펌프수단의 진공압사이에서 운전되며, 생산기체가 공급되는 출력단은 기체공급수단이 제공하는 진공압과 진공펌프수단이 제공하는 진공압사이에서 운전되는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
5.    제 4 항에 있어서, 상기 혼합기체는 통상의 공기로서, 공기로부터 질소를 흡착하여 산소부화공기를 얻는 산소농축방법인 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
6.    제 4 항에 있어서, 상기 방법의 전체 싸이클은 2초 내지 5초의 빠른 진공스윙 싸이클을 특징으로 하는 기체농축방법.
7.    혼합기체로부터 특정기체에 대하여 선택적인 흡착력을 가지는 흡착제를 충진한 두 개 이상의 흡착베드를 사용하여 압력차이에 의해 농축된 부화기체를 만드는 방법에 있어서,

       진공펌프수단이 흡착제를 포함하는 흡착베드 내부에 진공압을 가하여 흡착베드 내부에 진공압을 만드는 탈착단계와,

       유로전환밸브에 의하여 상기 흡착베드는 상기 진공펌프수단과 차단되고 필터를 통과한 혼합기체의 압력과 상기 흡착베드 내부의 진공압과의 압력차이에 의하여 흡착베드 내로 혼합기체가 유입되어 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착제 1 단계와,

       별도로 구비된 가압수단에 의하여 상기 흡착베드에 혼합기체를 가압하여 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착 제 2 단계를 포함하며,

       농축기체의 생산은, 상기 흡착단계 및 탈착단계 중에, 진공압을 발생시킬 수 있는 기체공급수단을 구비하여 생산 기체의 농도가 높아진 흡착베드의 상단에 진공압을 가하여, 기체공급수단의 진공압이 흡착베드 상단의 진공압보다 큰 경우에 농축된 생산 기체를 외부로 배출함으로 연속생산이 이루어지고,

       탈착단계 중에도 생산이 이루어짐으로써 빠른 싸이클을 구성하며,

       상기 기체공급수단 전단과 흡착베드 출력단 사이에 조절밸브수단을 구비하여 유량과 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
8.     제 7 항에 있어서, 상기 기체공급수단 전단과 상기 조절밸브수단 후단 사이에 다른 하나의 조절밸브수단을 구비하여 외부 기체를 흡입함으로써 기체공급수단의 진공압 조절을 통하여 토출 농축기체의 농도와 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
9.    제 7 항에 또는 제 8 항에 있어서, 상기 조절밸브수단은 오리피스 인 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
10.   혼합기체로부터 특정기체에 대하여 선택적인 흡착력을 가지는 흡착제를 충진한 두 개 이상의 흡착베드를 사용하여 압력차이에 의해 농축된 부화기체를 만드는 방법에 있어서,

        진공펌프수단이 흡착제를 포함하는 흡착베드 내부에 진공압을 가하여 흡착베드 내부에 진공압을 만드는 탈착단계와,

        유로전환밸브에 의하여 상기 흡착베드는 상기 진공펌프수단과 차단되고 필터를 통과한 혼합기체의 압력과 상기 흡착베드 내부의 진공압과의 압력차이에 의하여 흡착베드 내로 혼합기체가 유입되어 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착단계를 포함하며,

        농축기체의 생산은, 상기 흡착단계 및 탈착단계 중에, 진공압을 발생시킬 수 있는 기체공급수단을 구비하여 생산 기체의 농도가 높아진 흡착베드의 상단에 진공압을 가하여, 기체공급수단의 진공압이 흡착베드 상단의 진공압보다 큰 경우에 농축된 생산 기체를 외부로 배출함으로 연속생산이 이루어지고,

        탈착단계 중에도 생산이 이루어짐으로써 빠른 싸이클을 구성하며,

        상기 기체공급수단은 유량과 진공압 조절이 가능하여 유량과 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
11.    혼합기체로부터 특정기체에 대하여 선택적인 흡착력을 가지는 흡착제를 충진한 두 개 이상의 흡착베드를 사용하여 압력차이에 의해 농축된 부화기체를 만드는 방법에 있어서,

        진공펌프수단이 흡착제를 포함하는 흡착베드 내부에 진공압을 가하여 흡착베드 내부에 진공압을 만드는 탈착단계와,

        유로전환밸브에 의하여 상기 흡착베드는 상기 진공펌프수단과 차단되고 필터를 통과한 혼합기체의 압력과 상기 흡착베드 내부의 진공압과의 압력차이에 의하여 흡착베드 내로 혼합기체가 유입되어 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착제 1 단계와,

        별도로 구비된 가압수단에 의하여 상기 흡착베드에 혼합기체를 가압하여 흡착제에 특정기체가 흡착되는 흡착 제 2 단계를 포함하며,

        농축기체의 생산은, 상기 흡착단계 및 탈착단계 중에, 진공압을 발생시킬 수 있는 기체공급수단을 구비하여 생산 기체의 농도가 높아진 흡착베드의 상단에 진공압을 가하여, 기체공급수단의 진공압이 흡착베드 상단의 진공압보다 큰 경우에 농축된 생산 기체를 외부로 배출함으로 연속생산이 이루어지고,

        탈착단계 중에도 생산이 이루어짐으로써 빠른 싸이클을 구성하며,

        상기 기체공급수단은 유량과 진공압조절이 가능하여 유량과 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.
12.     제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 기체공급수단은 브러쉬리스 DC모터로 구동되는 펌프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체농축방법.